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Erschienen in: Rare Metals 5/2023

03.02.2023 | Original Article

Reasonable suppression of polysulfides/polyselenides shuttle based on MXene in Na-SeS2 batteries

verfasst von: Qiu-Ju Yang, Jing Zhao, Wei Gao, Wei Zhong, Yu-Ruo Qi, Jin Han, Shu-Juan Bao, Mao-Wen Xu

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 5/2023

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Abstract

Metal-sulfur/selenium batteries have become the focus of new-generation energy storage systems due to the advantages of low-cost and high energy density. However, it still suffers from the notorious shuttle of polysulfides/polyselenides, poor electronic conductivity and tremendous volume expansion. Herein, a dual defense system for polysulfides/polyselenides was proposed and constructed based on MXene. The nitrogen-doped porous carbon (NPC) decorated by Ti3C2Tx MXene (M@NPC) was employed as the SeS2 host (SeS2@M@NPC). Particularly, Ti3C2Tx sheets wrapped on NPC guarantee the rapid ion diffusion and serve as the first barrier for SeS2 and dissolved sodium polysulfides/polyselenides. Meanwhile, the few-layered Ti3C2Tx sheets coated on glass fiber separators act as the second barrier for alleviating the shuttle of polysulfides/polyselenides through physical interception and chemical adsorption. With this elaborate design, the integrated Na-SeS2 battery achieves a high specific capacity of 1243 mAh·g−1 at 1.0C, revealing a distinct superiority over its counterparts (SeS2@M@NPC, 1083 mAh·g−1 at 0.5C; and SeS2@NPC, 823 mAh·g−1 at 0.5C). The findings gained in this work provide a creative idea for the construction of durable room-temperature Na-SeS2 batteries based on MXenes and their derivative materials.

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[9]
Zurück zum Zitat Abouimrane Ali, Dambournet D, Chapman K W, Chupas P J, Weng W, Amine K. A new class of lithium and sodium rechargeable batteries based on selenium and selenium–sulfur as a positive electrode. J American Chem Soc. 2012;134(10):4505–8. https://doi.org/10.1021/ja211766q.CrossRef Abouimrane Ali, Dambournet D, Chapman K W, Chupas P J, Weng W, Amine K. A new class of lithium and sodium rechargeable batteries based on selenium and selenium–sulfur as a positive electrode. J American Chem Soc. 2012;134(10):4505–8. https://​doi.​org/​10.​1021/​ja211766q.CrossRef
[25]
Zurück zum Zitat Dong W, Chen H, Xia F, Yu W, Song J, Wu S, Deng Z, Hu Z, Tawfique H, Li Y, Wang H, Chen L, Su BL. Selenium clusters in Zn-glutamate MOF derived nitrogen-doped hierarchically radial-structured microporous carbon for advanced rechargeable Na–Se batteries. Journal of Materials Chemistry A. 2018;6(45):22790–7. https://doi.org/10.1039/C8TA07662F.CrossRef Dong W, Chen H, Xia F, Yu W, Song J, Wu S, Deng Z, Hu Z, Tawfique H, Li Y, Wang H, Chen L, Su BL. Selenium clusters in Zn-glutamate MOF derived nitrogen-doped hierarchically radial-structured microporous carbon for advanced rechargeable Na–Se batteries. Journal of Materials Chemistry A. 2018;6(45):22790–7. https://​doi.​org/​10.​1039/​C8TA07662F.CrossRef
[30]
[31]
Zurück zum Zitat Xu GL, Ma T, Sun CJ, Luo C, Cheng L, Ren Y, Heald SM, Wang C, Curtiss L, Wen J, Miller DJ, Li T, Zou X, Petkov V, Chen Z, Amine K. Insight into the capacity fading mechanism of amorphous Se2S5 confined in micro/mesoporous carbon matrix in ether-based electrolytes. Nano Lett. 2016;16(4):2663. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00318.CrossRef Xu GL, Ma T, Sun CJ, Luo C, Cheng L, Ren Y, Heald SM, Wang C, Curtiss L, Wen J, Miller DJ, Li T, Zou X, Petkov V, Chen Z, Amine K. Insight into the capacity fading mechanism of amorphous Se2S5 confined in micro/mesoporous carbon matrix in ether-based electrolytes. Nano Lett. 2016;16(4):2663. https://​doi.​org/​10.​1021/​acs.​nanolett.​6b00318.CrossRef
Metadaten
Titel
Reasonable suppression of polysulfides/polyselenides shuttle based on MXene in Na-SeS2 batteries
verfasst von
Qiu-Ju Yang
Jing Zhao
Wei Gao
Wei Zhong
Yu-Ruo Qi
Jin Han
Shu-Juan Bao
Mao-Wen Xu
Publikationsdatum
03.02.2023
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 5/2023
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02197-6

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