钠硒电池（Na−Se）和钾硒电池（K−Se）是一种高能量密度、低成本的新型储能技术。然而，需要解决诸如硒体积变化大、多硒化物穿梭和低硒载量等主要问题。尽管人们已经开发出了许多策略来解决这些问题，但碳的主孔结构与硒的电化学性能之间的关系还没有得到广泛的研究。
近日，韩国高丽大学Yun Chan Kang报道了碳基体的孔结构对Na−Se电池电化学性能的影响。
文章要点
1）采用喷雾热解法制备了不同孔结构的N，S共掺杂层状多孔碳微球（NSHPC），并在不同温度下进行了化学活化。研究发现，活化温度为700 °C时制备的NSHPC（NSHPC-700）具有最好的电化学性能。
2）SEM图像显示，即使在活化和洗涤步骤之后，NSHPC-700仍保持良好的球形形貌。TEM图像显示，NSHPC-700具有分级孔结构。HRTEM图像显示了可以容纳大量纳米硒的中孔和微孔。此外，EDX图谱显示C、N和S元素分布均匀，洗涤过程后K和Cl被成功去除。
3）将NSHPC-700作为硒的载体材料时，填充了Se的微孔阻止了多硒酸钠的形成和溶解，而中孔则提供了足够的自由空间来促进电解质离子的传输，并缓冲了循环过程中Se的体积变化。
4）结果表明，NSHPC-700/Se具有稳定的高可逆容量（0.5 C下，400次循环后具有440 mA h g−1）和良好的倍率性能（10 C下，容量为169 mA h g−1）。当测试K−Se电池时，NSHPC-700/Se在0.2 C下，循环120次后可提供436 mA h g−1的容量，在2 C倍率下的容量为137 mA h g−1。
Jin Koo Kim, Yun Chan Kang, Encapsulation of Se into Hierarchically Porous Carbon Microspheres with Optimized Pore Structure for Advanced Na−Se and K−Se Batteries, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c04870
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04870
