李亮&倪江锋&晁栋梁 Carbon Energy：硒化铜转换电化学助力坚固的高能水系电化学

在碳中和的背景下，开发高安全性和低成本的水系电池具有重要意义。然而，由于水系电池容量相对较低且循环稳定性较差，其实际应用的进程一直受到困扰。近日，苏州大学 李亮&倪江锋/复旦大学 晁栋梁 团队提出了独特的硒化铜转换电化学，用于稳定和高能的水系电荷存储。原位 X 射线衍射和操作拉曼技术揭示了通过 Cu₃Se₂ 和 Cu_1.8Se 的中间体从 CuSe 到 Cu₂Se 的可逆转变。这种转化过程激活了 Cu²⁺ 离子的氧化还原载体，并在 20 A g⁻¹ 时提供了 285 mAh g⁻¹ 的出色倍率能力和高达 30,000 次循环的电化学耐久性。此外，提出了 Cu²⁺ 和 H⁺ 共插入化学以促进转化过程。作为概念验证，耦合 CuSe//Zn 的混合水系软包电池能够分别提供 190 Wh kg⁻¹ 和 1366 W kg⁻¹ 的最大能量和功率密度。其成果以题为 "Conversion electrochemistry of copper selenides for robust and energetic aqueous batteries" 在国际知名期刊 Carbon Energy 上发表。

⭐作者提出了一种坚固且高能的硒化铜水系电荷存储主体，具有固-固电化学转换机制。CuSe 电极显示出高导电性，并具有大量暴露的活性位点，可进行简单的电荷转移反应。 

图1. CuSe 的转换电荷存储机制.

▲图 1A、B 展示了在不同(放电)充电状态下收集的 CuSe 的原位 XRD 图案以及导数 dQ/dV 曲线。相演化揭示了在充放电过程中从 CuSe 到 Cu₂Se 的逐步可逆转化，并形成 Cu₃Se₂ 和 Cu_1.8Se 的中间相。

▲如图 2a 倍率性能所示，与 1 A g⁻¹ 的值相比，20 A g⁻¹ 时可以保持 82.8% 的容量，表明其具有优异的倍率性能。重要地，在 20 A g⁻¹ 的高电流密度下，在 30,000 次连续循环中也可以实现 90% 的保留