Hochleistungs-3D-CoMoSe₄-Nanosheet-Arrays durch plasmage 지원 Selenisierung für Natrium-Ionen-Batterie-Anoden

Zusammenfassung

In dieser Arbeit werden erstmals dreidimensionale (3D) CoMoSe₄-Nanosheet-Arrays auf Netzfasern eines Kohlenstofftuchs, bezeichnet als CoMoSe₄@C, demonstriert, die direkt aus CoMoO₄-Nanosheet-Arrays, hergestellt durch einen hydrothermalen Prozess, gefolgt von einer plasmagedassistierten Selenisierung bei einer niedrigen Temperatur von 450 °C als Anode für Natrium-Ionen-Batterien (SIBs), umgewandelt werden. Durch die plasmagedassistierte Behandlung im Selenisierungsprozess können Sauerstoff (O) Atome durch Selen (Se) Atome ersetzt werden, ohne die Morphologie bei einer niedrigen Selenisierungstemperatur von 450 °C zu beeinträchtigen. Aufgrund der hohen spezifischen Oberfläche aus der gut definierten 3D-Struktur, der hohen Elektronenleitfähigkeit und der bimettallischen elektrochemischen Aktivität wurde eine überlegene Leistung mit einer großen Natrium-Ionen-Speicherkapazität von 475 mA h g⁻¹ im 0,5–3 V Potenzialbereich bei 0,1 A g⁻¹ durch Verwendung von CoMoSe₄@C als Elektrode erreicht. Zusätzlich blieb die Kapazitätserhaltung ab dem zweiten Zyklus über 80 % erhalten, wobei eine zufriedenstellende Kapazität von 301 mA h g⁻¹ sogar nach 50 Zyklen aufrechterhalten wurde. Die Arbeit lieferte einen neuen Ansatz zur Herstellung eines binären Übergangsmetallselenids und erweitert definitiv die Möglichkeiten für vielversprechende Anodenmaterialien in SIBs mit hoher Leistung.

Hintergrund

Wiederaufladbare Natrium-Ionen-Batterien (SIBs), die von den Vorteilen niedriger Kosten und relativ hoher Sicherheit profitieren, wurden als vielversprechendes alternatives Batteriesystem zu kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) betrachtet und erhielten in den letzten Jahrzehnten enorme Aufmerksamkeit. Dennoch führen der größere Ionenradius und die höhere Molmasse von Natriumionen im Vergleich zu Lithiumionen zu einer trägen elektrochemischen Reaktion für die Natrium-Ionen-Diffusion, was folglich zu unzufriedenstellenden elektrochemischen Leistungen mit weniger Optionen für geeignete Elektrodenmaterialien als bei LIBs führt. Daher ist es sehr wichtig, geeignete Anodenmaterialien für SIBs zu erforschen oder zu entwerfen.

Metallsulfide/Selenide (MXs) wurden als sehr beliebte Elektrodenmaterialien in SIBs demonstriert, wegen ihrer einzigartigen Kristallstrukturen und Vielfalt an Materialeigenschaften. Dennoch ist der große Volumenänderung in MXs während der Ionen-Extraktions- und -Einlagerungsprozesse, der im Allgemeinen zu struktureller Degradation und Instabilität der festen Elektrolyt-Grenzfläche führt, immer noch ein ernstes Problem. Daher sind weitere Strategien erforderlich, um die Materialstrukturen für praktische Anwendungen zu akkommodieren oder zu puffern. Kürzlich wurden bimettallische Sulfide/Selenide, z. B. NiCo₂S₄, Co₂Mo₃Se und CoMoS, als vielversprechende Klasse von Elektrodenmaterialien für vielversprechende Energiespeicher- und -wandlungsgeräte untersucht, wegen ihrer höheren elektrochemischen Aktivitäten und Kapazitäten als monometallische Sulfide/Selenide, z. B. MoS₂, CoSe₂, NiSe₂ und FeSe₂. Allerdings gibt es im Bereich der SIBs nur wenige Berichte über die Anwendung bimettallischer Selenide wegen der Herausforderung in der Materialsynthese. Bislang wurden einige Synthesemethoden und Anwendungen bimettallischer Selenide in SIBs durchgeführt. Unter ihnen sind Co und Mo als Übergangsmetallelemente mit reichen Ressourcen und hohen Redox-Chemiewerten vielversprechende Komponenten als Anodenmaterialien. Zudem ist Kohlenstofftuch mit hochtexturierter Oberfläche und guter elektrischer Leitfähigkeit ein guter Substrat für Elektrodenmaterialien, das schnellen Elektronentransport und große Elektroden-Elektrolyt-Kontaktflächen ermöglichen kann.

In diesem Zusammenhang demonstrierten wir 3D-vernetzte CoMoSe₄-Nanosheet-Arrays auf Netzfasern des Kohlenstofftuchs (CoMoSe₄@C) durch direkte chemische Umwandlung durch die plasmagedassistierte Selenisierung von CoMoO₄-Nanosheet-Arrays, die durch den hydrothermalen Prozess auf Netzfasern des Kohlenstofftuchs (CoMoO₄@C) als Anode in SIBs hergestellt wurden, zum ersten Mal. Interessanterweise kann mit der Unterstützung des plasmagedassistierten Prozesses im Selenisierungsprozess die Umwandlung von O-Atomen durch Se bei einer niedrigen Temperatur von 450 °C ohne jegliche Morphologieänderung erreicht werden. CoMoSe₄@C zeigt eine bessere Natriumspeicherleistung als die unselenisierte CoMoO₄@C. Mit synergetischen Effekten beider Übergangsmetallspezies wurde eine hochreversible Kapazität von 475 mA h g⁻¹ bei 0,1 A g⁻¹ und eine hohe Kapazitätserhaltung von über 80 % sogar nach 50 Zyklen bei 0,5 A g⁻¹ mit dem CoMoSe₄@C-Komposit als Elektrode in SIBs erreicht. Darüber hinaus kann diese Kompositelektrode hervorragende Ratenfähigkeiten liefern, wobei die Entladungskapazitäten von 475 auf 230 mA h g⁻¹ ändern, als die Stromdichten schrittweise von 0,1 auf 5 A g⁻¹ erhöht wurden, was eine gute Natriumspeichereigenschaft zeigt. Diese Arbeit entwickelte einen neuen Weg zur Synthese bimettallischer Selenide, der in anderen verwandten Materialien für Natrium-Energiespeicher oder andere Anwendungen übernommen werden könnte.

Experimenteller Teil

Synthese von CoMoO₄-Nanosheet-Arrays durch hydrothermalen Prozess

Zunächst wurden 0,4234 g Na₂MoO₄·2H₂O (Reinheit ≥ 99 %, Sigma-Aldrich), 0,5093 g Co(NO₃)₂·6H₂O (Reinheit ≥ 98 %, Alfa Aesar), 0,074 g NH₄F (Reinheit ≥ 98 %, Alfa Aesar) und 0,49 g CO(NH₂)₂ (Reinheit ≥ 99,5 %, Echo Chemical Co., Ltd.) zu 35 ml destilliertem (DI) Wasser unter konstantem kräftigem Rühren gegeben. Dann wurde die Mischung in einen teflonausgekleideten Edelstahl-Autoklaven übertragen, der ein Stück Kohlenstofftuch (CC) (CeTech Co., Ltd., Taiwan) enthielt, gefolgt von Erhitzen bei 180 °C für 12 h in einem Ofen. Nach dem hydrothermalen Wachstum wurde die synthetisierte Probe entnommen und sorgfältig gereinigt, gefolgt von Vakuumtrocknung bei 60 °C für 12 h. Schließlich wurde die synthetisierte Probe in reinem Argon bei 300 °C für 2 h geglüht, um das CC mit CoMoO₄-Nanosheet-Arrays zu erhalten.

Direkte Umwandlung von CoMoSe₄-Nanosheet-Arrays durch plasmagedassistierten Selenisierungsprozess

Das plasmagedassistierte Selenisierungssystem (Syskey Technology Ltd.) wurde verwendet, um die hergestellten CoMoO₄-Nanosheet-Arrays zu selenisieren. Der Selen-Heizer oben an der Maschine ist vom unteren Probenhalter getrennt, um die Temperatur der Se-Quelle und des Substrats unabhängig zu steuern. Im Syntheseprozess wurden die Selenpartikel zunächst auf den Selen (Se) Heizer gelegt und auf 300 °C erhitzt, um Se-Dämpfe zu erzeugen. Gleichzeitig wurde das verdampfte Se-Gas durch einen vertikalen Fluss eines gemischten Trägergases aus N₂/H₂ (N₂:H₂ = 40:80) bei konstanter Flussrate zum Substrat transportiert, um die Menge an Se im Dampf aufrechtzuerhalten. Anschließend wurde das zuvor auf dem Probenhalter platzierte Substrat auf die Reaktionstemperatur von 450 °C erhitzt. Sobald die Substrattemperatur stabil war, wurde das Plasma bei 250 W initiiert, um Se-Dämpfe in Se-Radikale zu ionisieren, um die chemische Reaktion zu fördern.

Charakterisierung

Morphologien der hergestellten Materialien wurden durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) (Hitachi UHR FE-SEM SU8010) charakterisiert. Weitere Beobachtungen der Strukturunterschiede vor und nach der plasmagedassistierten Selenisierung wurden mit einem hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM) (JEOL, JEM-F200 CFEGTEM, 200 kV) untersucht. Die Elementanalysen wurden durch Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) über HRTEM (JEOL, JEM-F200) durchgeführt. Die Bildung von CoMoSe₄@C wurde durch Ramanspektroskopie (HORIBA, LabRAM, HR800) mit Grünlaser (532 nm) Anregung untersucht. Die Kristallstrukturen von CoMoO₄ und CoMoSe₄ wurden dann durch Röntgendiffraktion (XRD) (Ultima IV, Rigaku) charakterisiert. Die chemische Bindung und das Tiefenprofil der Materialien wurden durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, ULVAC-PHI 1600) bestimmt. Elektrochemische Tests des hergestellten CoMoSe₄@C wurden mit einer CR2032-Münzzelle durchgeführt, bestehend aus einer CoMoSe₄@C-Elektrode und einer Natrium-Metallkathode, getrennt durch Glasfasern. CoMoSe₄@C wurde direkt als Anodenelektrode verwendet, und das entsprechende Gewicht wurde berechnet, indem das Gewicht des Kohlenstofftuchs vom CoMoSe₄@C-Komposit subtrahiert wurde. Das Elektrolyt ist 1 M Natriumtrifluormethansulfonat (NaCF₃SO₃) gelöst in Diethylenglykoldimethylether (DEGDME). Um die elektrochemische Leistung der montierten Elektroden zu untersuchen, wurde Zyklovoltammetrie (CV) im 0,5–3 V Potenzialbereich bei 0,1 mV s⁻¹ an einem Bio-Logic VSP-Potentiostaten durchgeführt, und die elektrochemische Impedanz wurde mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) im Frequenzbereich von 0,01 Hz–100 kHz durchgeführt. Lade-/Entlademessungen wurden bei 0,5–3 V an einem Land-Batterie-Messsystem bei Raumtemperatur durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Die Synthese von 3D CoMoSe₄-Nanosheet-Arrays, die direkt aus hydrothermal verarbeitetem CoMoO₄ durch den plasmagedassistierten Selenisierungsprozess umgewandelt wurden, ist in Schema 1 schematisch dargestellt. Grundlegend als Machbarkeitsnachweis wurden CoMoO₄-Nanosheets auf Netzfasern eines Kohlenstofftuchs durch hydrothermalen Prozess gewachsen, wie in Schema 1a₁ dargestellt, gefolgt vom plasmagedassistierten Selenisierungsprozess wie in Schema 1a₂ dargestellt, wandelte sich CoMoO₄@C direkt in CoMoSe₄-Nanosheets um. Es kann gezeigt werden, dass die O-Atome nach dem plasmagedassistierten Selenisierungsprozess nahezu vollständig durch Se-Atome ersetzt wurden (Zusatzdatei 1: Abbildung S1). Detaillierte Schritte der CoMoSe₄-Nanosheets-Umwandlung durch den plasmagedassistierten Selenisierungsprozess wurden im experimentellen Teil erwähnt. Abbildung 1a zeigt ein REM-Bild von Fasern aus einem Kohlenstofftuch, wobei das Inset ein niedrigvergrößertes REM-Bild zeigt. Nach einem hydrothermalen Prozess wurden CoMoO₄-Nanosheet-Arrays mit einer gut etablierten Texturstruktur erfolgreich auf den Fasern des Kohlenstofftuchs gezüchtet, bezeichnet als CoMoO₄@C, wie in Abb. 1b gezeigt. Abbildung 1c zeigt ein vergrößertes REM-Bild aus Abb. 1b, wo die Nanosheet-Arrays mit einheitlichem Durchmesser von etwa ~13 µm, bestehend aus hochdichten 3D-Nanosheets (Abb. 1d) mit vernetzter Morphologie, klar beobachtet werden können. Nach der plasmagedassistierten Selenisierung unter einer Leistung von 250 W bei 450 °C für 1 h bleiben die Nanosheet-Strukturen erhalten, wie in Abb. 1e gezeigt. Es gibt jedoch leichte Veränderungen in der Morphologie der einzelnen Nanosheets, wobei Nanokörner auf der Oberfläche anstelle der glatten Oberfläche nach dem plasmagedassistierten Selenisierungsprozess gefunden werden können, wie in Abb. 1f gezeigt. Die EDS-Elementverteilungsbilder von Co, Mo und Se auf einer zufällig ausgewählten Kompositfaser, wie in Abb. 1g demonstriert, beweisen die erfolgreiche Herstellung von CoMoSe₄ auf dem Kohlenstofftuch mit gleichmäßiger Verteilung um die einzelne Faser. Ohne die plasmagedassistierte Behandlung kann CoMoO₄ unter identischen Bedingungen (250 W und 450 °C) nicht vollständig in CoMoSe₄ umgewandelt werden, wie in Zusatzdatei 1: Abbildung S2a gezeigt. Diese charakteristischen Resonanzmoden von CoMoO₄ bleiben nach dem Selenisierungsprozess ohne plasmagedassistierte Behandlung erhalten (blaue Kurve in Zusatzdatei 1: Abbildung S2a), während die schwarze Kurve in Zusatzdatei 1: Abbildung S2a charakteristische Resonanzmoden von CoMoO₄ darstellt. Deutlich kann erwartet werden, dass die durch plasmagedassistierte Behandlung aus Se-Atomen ionisierten Se-Radikale die chemische Reaktion zwischen Co, Mo und Se beschleunigen können, um CoMoSe₄ bei der niedrigeren Selenisierungstemperatur zu bilden.

Des Weiteren demonstrieren TEM-Ergebnisse auch die Nanosheet-Morphologie im hergestellten CoMoO₄, wie in Abb. 2a gezeigt, was mit REM-Bildern konsistent ist. Zusätzlich kann ein polykristallines Merkmal in einem CoMoO₄-Nanosheet gefunden werden, wo kleine Einkristalle durch hochauflösendes TEM-Bild gut erkannt werden können, wie in Abb. 1b, c gezeigt. Wie in Abb. 1c dargestellt, können Gitterstreifen im Abstand von etwa 0,157 nm und 0,335 nm gemessen werden, die den Kristallebenen (024) und (002) zugeordnet werden können, was die Phase von CoMoO₄ bestätigt. Um den Phasenunterschied zwischen CoMoO₄ und CoMoSe₄ weiter zu bestätigen, wurden Raman-Ergebnisse gemessen, wie in Zusatzdatei 1: Abbildung S2b gezeigt. Vor dem plasmagedassistierten Selenisierungsprozess werden die charakteristischen Resonanzmoden bei 330, 817 und 930 cm⁻¹ gemessen, um die Bildung der CoMoO₄-Phase gut zu bestätigen (schwarze Kurve in Zusatzdatei 1: Abbildung S2b). Signifikante Änderungen in den entsprechenden Resonanzmoden können in den Raman-Spektren vor und nach dem plasmagedassistierten Selenisierungsprozess auf dem CoMoO₄@C gefunden werden, wobei der Resonanzmodus bei 168 cm⁻¹ von CoSe₂ stammt, und typische MoSe₂-Merkmale mit E¹₂g und A₁g Moden bei 233 und 280 cm⁻¹ die Produktion von CoMoSe₄ verifizierten (rote Kurve in Zusatzdatei 1: Abbildung S2b). Die CoMoO₄- und CoMoSe₄-Phasen können auch durch XRD-Spektren belegt werden, wie in Zusatzdatei 1: Abbildung S3 gezeigt, wo monoklinisches CoMoO₄ (JCPDS Nr. 21-0868), orthorhombisches CoSe₂ (JCPDS Nr. 53-0449) und hexagonale MoSe₂-Nanokristalle (JCPDS Nr. 29-0914) jeweils bestätigt wurden. Zusätzlich kann die gleichmäßige Verteilung von Co, Mo und O Elementen über das Nanosheet durch EDS-Elementverteilungsbilder, wie in Abb. 2d gezeigt, bestätigt werden, was die homogene Synthese von CoMoO₄ nach dem hydrothermalen Prozess anzeigt. Das selenisierte CoMoSe₄@C bewahrte die Nanosheet-Struktur, zeigte die Polykristallinität wie in Abb. 2e, f dargestellt und charakterisiert durch Raman- und XRD-Messungen (Zusatzdatei 1: Abbildungen S2b und S3). Das hochauflösende TEM-Bild wie in Abb. 2g gezeigt, zeigt gut erkennbare Gitterstreifen, getrennt durch ~0,27 und ~0,65 nm, entsprechend den (110) und (002) Kristallebenen von CoSe₂ und MoSe₂, jeweils, was den erfolgreichen plasmagedassistierten Selenisierungsprozess zur Bildung von CoMoSe₄ bestätigt. Ebenso kann die homogene Transformation mit der gleichmäßigen Verteilung von Co, Mo und Se Elementen innerhalb der CoMoSe₄-Nanosheets, wie in Abb. 2h gezeigt, beansprucht werden.

Um die chemische Zusammensetzung des selenisierten CoMoSe₄ zu untersuchen, wurden XPS-Messungen im CoMoSe₄@C-Komposit durchgeführt, wobei nur Co, Mo, Se, C und O Elemente innerhalb des instrumentellen Limits identifiziert werden konnten, wie in Abb. 3a gezeigt. Weitere Engscanspektren von Co 2p, Mo 3d und Se 3d Orbitale in Rohdaten und angepassten Kurven wurden in Abb. 3b–d dargestellt. Der 2p-Orbital-bezogene Peak des Co-Elements spaltet sich in gut definierte 2p₃/₂ und 2p₁/₂ Peaks bei 778,37 und 793,92 eV (Abb. 3b), was darauf hindeutet, dass Co in Form von Co²⁺ vorliegt, und ihre Satellitenpeaks, markiert als „Sat.“, erschienen bei 780,37 und 783,52 eV. Zwei Peaks bei 232,25 und 229,53 eV (Abb. 3c) entsprechen Mo 3d₃/₂ und Mo 3d₅/₂, was anzeigt, dass Mo in seinem Mo(IV)-Zustand ist. Zusätzlich können Peaks bei 54,59 und 55,46 eV in Rohdaten und angepassten Kurven gut aufgelöst werden, entsprechend den Se 3d₅/₂ und Se 3d₃/₂ Energien, wie in Abb. 3d gezeigt. Deutlich ist der bei 59,64 eV beobachtete Peak mit SeOₓ assoziiert, der durch Oberflächenoxidation von CoMoSe₄@C während der Probenhandhabung gebildet wurde. Die kompositionelle Analyse zeigt, dass das Atomverhältnis von Co:Mo:Se etwa 1:0,88:3,84 beträgt, was die Stöchiometrie von CoMoSe₄ anzeigt.

Die Natriumspeicherleistung der CoMoSe₄@C-Anode wurde mit Münz-Halbzellen mit der unselenisierten CoMoO₄@C-Elektrode zum Vergleich bewertet. Wie in den zyklovoltammetrischen (CV) Kurven der CoMoSe₄@C-Elektrode in Abb. 4a zu sehen, können zwei Peaks bei ~1,14 und 1,05 V während des ersten kathodischen Scans aufgelöst werden, die dem Einlagerungsprozess durch Na⁺-Ionen entsprechen, während die beiden Oxidationspeaks bei etwa 1,79 V und 1,86 V mit dem Extraktionsprozess des Na⁺-Ions zusammenhängen. Ab dem zweiten Zyklus überlappen sich die CV-Kurven in diesem Komposit als Anodenmaterial mit den nachfolgenden Zyklen, was die gute Elektrodenstabilität anzeigt. Die entsprechenden galvanostatischen Lade-/Entladekurven wie in Abb. 4b dargestellt sind konsistent mit den CV-Ergebnissen und demonstrieren stabile Na⁺-Einlagerungs-/Extraktionsverhalten innerhalb der ersten fünf Zyklen, abgesehen von einigen irreversiblen Reaktionen. Es sei erwähnt, dass die Faserstruktur des Kohlenstofftuchs laut Zyklenmessungen fast nichts zur Kapazität beigetragen hat, wie in Zusatzdatei 1: Abbildung S4 gezeigt. Zum Vergleich sind CV- und Lade-/Entladekurven der CoMoO₄@C-Elektrode unter denselben Messbedingungen in Zusatzdatei 1: Abbildung S5 dargestellt. Beachten Sie, dass die schlechte elektrochemische Aktivität im CoMoO₄@C-Komposit als Anode für SIBs bestätigt werden kann. Zweifellos ist die plasmagedassistierte Selenisierung von CoMoO₄@C sehr konstruktiv, um geeignetere Elektrodenmaterialien für die Natriumspeicherung zu produzieren.

Zusatzdatei 1: Abbildung S6 zeigt die rohen experimentellen und angepassten Nyquist-Plots für CoMoSe₄@C und CoMoO₄@C sowie den entsprechenden Ersatzschaltkreis (Inset von Zusatzdatei 1: Abbildung S6). Deutlich bestätigen die Anpassungsergebnisse, dass der Ladungstransferwiderstand (Rct) von CoMoSe₄@C und CoMoO₄@C 19 und 157 Ω beträgt. EIS-Ergebnisse enthüllen die elektrochemischen Mechanismen der verbesserten Natriumspeicherfähigkeit in der CoMoSe₄@C-Kompositelektrode, in der die bessere elektrische Leitfähigkeit im plasmagedassistierten selenisierten Komposit charakterisiert werden kann, um die schnellere Na⁺-Einlagerung/Extraktion sogar bei hohen Stromdichten als in der CoMoO₄@C-Kompositelektrode zu erleichtern. Darüber hinaus wurde die überlegene Ratenleistung in der CoMoSe₄@C-Elektrode im Vergleich zur CoMoO₄@C erreicht, wie in Abb. 4c mit den Stromdichten, die schrittweise von 0,1 auf 5 A g⁻¹ erhöht wurden, demonstriert. Speziell wurde eine hohe reversible Kapazität von 475 mA h g⁻¹ bei 0,1 A g⁻¹ durch die CoMoSe₄@C-Elektrode gezeigt, im Gegensatz zu nur 198 mA h g⁻¹ in der CoMoO₄@C-Anode. Als die Stromdichten schrittweise von 0,1 auf 0,2, 0,5, 1, 2 und 5 A g⁻¹ erhöht wurden, fielen die reversiblen Kapazitäten in der CoMoSe₄@C-Elektrode von 475 auf 458, 371, 320, 277 und 230 mA h g⁻¹, was die gute Ratenfähigkeit anzeigt. Zum Vergleich erlebten die Entladungskapazitäten in der CoMoO₄@C-Anode eine Reduktion von 198 auf 140, 93, 65, 45 und 26 mA h g⁻¹, jeweils. Darüber hinaus können ähnliche Phänomene in den Zyklentestergebnissen der CoMoSe₄@C- und CoMoO₄@C-Elektroden gefunden werden, wie in Abb. 4d dargestellt. CoMoSe₄@C zeigte eine bessere Zyklenstabilität mit einer hohen Kapazität von 301 mA h g⁻¹ bei 0,5 A g⁻¹, die sogar nach 50 Zyklen aufrechterhalten wurde, im Vergleich zu 46 mA h g⁻¹ in der CoMoO₄@C-Elektrode. Im Vergleich zu zuvor berichteten Anodenmaterialien (Tabelle 1) zeigt die CoMoSe₄@C-Kompositelektrode beträchtliche reversible Kapazität und Ratenleistung, somit kann CoMoSe₄@C-Komposit als potenzielles Elektrodenmaterial für SIBs verwendet werden.

Schlussfolgerungen

Ein einfacher Ansatz zur Herstellung eines binären Übergangsmetallselenids als Anodenmaterial in SIBs wurde über den plasmagedassistierten Selenisierungsprozess eines binären Übergangsmetalloxids demonstriert. In dieser Arbeit wurden erstmals dreidimensionale (3D) CoMoSe₄-Nanosheets auf Netzfasern eines Kohlenstofftuchs, bezeichnet als CoMoSe₄@C, direkt aus CoMoO₄-Nanosheets, hergestellt durch hydrothermalen Prozess auf Netzfasern eines Kohlenstofftuchs durch die plasmagedassistierte Selenisierung als Anode für SIBs, demonstriert. Eine große Natrium-Ionen-Speicherung von 475 mA h g⁻¹ bei 0,1 A g⁻¹ kann aus der plasmagedassistierten selenisierten Kompositelektrode erzeugt werden, mit einer Kapazitätserhaltung von über 80 %, die sogar nach 50 Zyklen aufrechterhalten wird, während eine Entladungskapazität von 230 mA h g⁻¹ sogar bei 5 A g⁻¹ noch erreicht werden kann. Hervorragende Na-Ionen-Speicherfähigkeiten profitieren von seiner gut entwickelten Nanostruktur und guter elektrischer Leitfähigkeit. Die Arbeit hebt die vielversprechende Anwendung binärer Übergangsmetallselenide als Elektrodenmaterialien in SIBs und die einfache Synthesemethode hervor, die in der Produktion anderer bimettallischer Selenide für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden könnte, wie z. B. die Stromversorgung nachhaltiger Fahrzeuge und tragbarer Energiespeichergeräte.