【摘要】 Al-SnSe电池由高纯度Al作为负极，SnSe作为正极，AlCl3/[EMIM]Cl作为电解质组成。

如今，锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车等领域发挥了重要作用[1]。全球对锂离子电池的需求一直在增加，但这将与有限的地壳储量和全球锂资源分布不均相冲突。这一矛盾加速了高能量密度新型储能技术的研究寿命长。从可持续发展的角度来看，开发一种资源丰富、成本低、安全性高、性能优异、适用于大规模储能或其他领域的新型储能系统至关重要。此外，多价离子的电荷转移效率高于单价离子。对新型二价甚至三价储能系统的研究越来越多。镁离子、钙离子、铝离子电池因其电极材料丰富且成本低而被认为是可行的选择。其中，铝离子电池以其安全性、易燃性和稳定性逐渐成为研究热点。

 

水热反应和溶剂热反应具有反应条件易于控制、形态均匀的特点。在这项工作中，Li等人[1]用不同的试剂NaBH4、N2H2·H2O和NaOH，通过水热和溶剂热方法合成了SnSe（NaOH通过歧化合成SnSe）。图1（a）显示了通过溶剂热和水热反应合成SnSe的两步实验。第一步：将硒源和锡源放入含有聚四氟乙烯（PTFE）的溶剂或水溶液的内衬中。混合后，加入还原剂并再次搅拌。聚四氟乙烯衬里安装在不锈钢反应器中。第二步：将化合物在烤箱中加热数小时。通过真空过滤收集三种产物，SnSe-NaBH4、SnSe-N2H2·H2O和SnSe NaOH。具体步骤在实验部分进行了描述。通过X射线衍射（XRD）对合成的SnSe进行表征，如图1（b）段所示。可以发现，SnSe的衍射峰分别为25.44°、29.30°、30.36°、31.45°、37.87°、43.19°、50.02°和54.39°，对应于晶格平面（2 0 1）、（0 1 1）。衍射结果表明，所有产物均为纯SnSe，无杂质。

 

图1 （a）SnSe的合成图、（b）XRD和（c）SnSe-NaBH4、SnSe-N2H2·H2O、SnSe NaOH在0.2A g−1下的20次循环图像

 

图2（a）、（b）显示了SnSe-NaBH4的扫描电子显微镜（SEM）图像，图S1（a）和（b）示出了SnSeN2H2·H2O和SnSe NaOH的SEM图像。可以发现，它们具有明显不同的微观形态。SnSe-NaBH4是均匀的纳米颗粒，而SnSe-N2H2·H2O和SnSe NaOH分别是粗糙的薄片和层状团簇颗粒。SnSe-NaBH4的粒径为纳米级（＜400nm），SnSe-N2H2·H2O和SnSe NaOH的粒径均为微米级（＞1μm）。Al-SnSe电池由高纯度Al作为负极，SnSe作为正极，AlCl3/[EMIM]Cl作为电解质组成。特别是，Kravchyk等人[2]认识到，AlCl3/[EMIM]Cl电解质作为参与电极反应的活性材料，其容量有限。当摩尔比为1.3时，理论容量仅为19mAh g−1。

 

图2 （a），（b）SnSe-NaBH4的SEM，（c）映射；（d） 透射电镜；（e） HRTEM；（f） SnSe-NaBH4的SAED图像、（g）SnSe-NbBH4的EDS

 

[1] Y. Li, F. Li, J. Dong, Z. Ge, F. Kang, J. He, H. Du, B. Li, J.F. Li, Enhanced mid-temperature thermoelectric performance of textured SnSe polycrystals made of solvothermally synthesized powders, J. Mater. Chem. C 4 (2016) 2047–2055.

[2] K.V. Kravchyk, C. Seno, M.V. Kovalenko, Limitations of chloroaluminate ionic liquid anolytes for aluminum-graphite dual-ion batteries, ACS Energy Lett. 5 (2020) 545–549.

 

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