广东工业大学,AM:将自催化N─Co键定制到异质结构中:解析多碲化物的转化机制以实现超长寿命的钾离子存储

过渡金属碲化物(TMTes)由于其高理论比容量和令人印象深刻的电子导电性,被认为是钾离子电池(PIBs)很有前途的负极材料。

然而,TMTes由于大的体积膨胀、高离子扩散能垒以及钾多碲化物(KxTey)的溶解/穿梭,遭受持续的容量衰减。

基于此,2025年3月11日,广东工业大学张伟、国科大杭高院黄少铭等人在国际期刊Advanced Materials发表题为《Tailoring Self-Catalytic N─Co Bonds into Heterostructure Architectures: Deciphering Polytellurides Conversion Mechanism Toward Ultralong-Lifespan Potassium Ion Storage》的研究论文。

在此,研究人员开发了一种具有自催化中心(N-CoTe2/LTTC)的异质结构CoTe2复合材料,利用其低迂曲度隧穿、化学可调性和自催化特性,将循环稳定性提升至新高度。

系统实验验证了精心设计的N-CoTe2/LTTC提供了短程高效的电子/离子传输路径,加速了K+扩散动力学,并抑制了巨大的体积变形。值得注意的是,在异质结的协同作用下,N─Co键自催化中心能够促进KxTey的吸附能力并加速其转换动力学。

因此,优化后的N-CoTe2/LTTC电极在2.0 A g−1下提供了超长寿命的循环稳定性(超过25 000次循环,每次循环仅0.0019%的容量衰减率),优于报道的基于碲的负极。

最后,N-CoTe2/LTTC//PTCDA@450全电池在2.0 A g−1下表现出令人印象深刻的稳定性(超过4300次循环)。这项工作揭示了催化中心对KxTey转换的影响,并为合理设计超长寿命的TMTes负极用于PIBs提供了宝贵的见解。

Tailoring Self-Catalytic N─Co Bonds into Heterostructure Architectures: Deciphering Polytellurides Conversion Mechanism Toward Ultralong-Lifespan Potassium Ion Storage, Advanced Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202502894

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