钾-硒(K−Se，K−Se)电池具有高能量、低成本等优点，被认为是下一代储能系统的候选材料。尽管如此，Se正极巨大的体积膨胀和缓慢的反应动力学仍然困扰着它的发展。此外，实现高负载K−Se电池良好的面容量和长时间循环仍然是商业应用面临的艰巨挑战。

近日，苏州大学孙靖宇教授，Bingzhi Liu报道了设计了一种低碳含量的Se和CoNiSe₂共嵌的纳米反应器(Se/CoNiSe₂−NR)，作为K−Se电池的正极。

文章要点

1）该设计结合了几个关键优点：i）生成的硒物种在空间上被限制在高导电性的纳米反应器范围内，从而缓冲了循环过程中的体积变化，减少了活性硒的不可逆损失；ii）Operando拉曼光谱和非原位X射线光电子能谱/透射电子显微镜检测到的直接固-固转化减少了电催化纳米反应器中Se的损失，提高了K-−Se电池的循环稳定性；iii）与单金属硒化物NiSe₂相比，CoNiSe₂对K₂Se₂/K₂Se有更强的吸附，并通过掺入Co使K⁺扩散得更快，这一点得到了恒电流间歇滴定(GITT)测量和密度泛函理论(DFT)计算的证实。

2）结果表明，Se/CoNiSe₂−NR正极材料具有良好的反应动力学和较高的电化学可逆性，在1.0 C下循环950次，容量衰减率仅为0.038%，具有多孔骨架结构的3DP Se/CoNiSe₂−NR可实现3.8 mg cm⁻²的高Se负载量。

研究工作为多功能Se电池的合理设计提供了创新性的见解，从而有助于制造具有高面容量和长循环寿命的K−Se电池，以实现其实用性。

参考文献

Yifan Ding, et al, Bimetallic Selenide Decorated Nanoreactor Synergizing Confinement and Electrocatalysis of Se Species for 3D-Printed High-Loading K−Se Batteries, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00256

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00256