二硒化锡(SnSe₂)——一种新型电池储能超级材料(2025.06.26)

来自天津工业大学及合作研究机构的科学家们近日指出,二硒化锡(SnSe₂)是一种极具前景的电极材料,有望用于下一代储能设备,并在锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)和超级电容器(SCs)等领域展现出广阔的应用潜力。

二硒化锡是一种二维层状半导体,原材料丰富、毒性较低。与现有主流负极材料(如锂电池中的石墨、钠电池中的硬碳)相比,二硒化锡具备更高的理论容量,意味着它可以在单位质量内储存更多电荷,具备更大的能量存储潜力。

这种材料的突出特性之一便是能够支持快速的离子扩散——即锂离子或钠离子在充放电过程中能够迅速穿过电极。这一特性得益于其层状结构和较大的层间距,这两者为离子传输提供了宽阔且低阻抗的通道。更快的离子扩散则能带来更短的充电时间和更高的功率输出。 

此外,二硒化锡还有助于克服许多锡基负极普遍面临的一大难题:体积膨胀。纯锡在循环充放电过程中体积膨胀率可超过400%,这会导致机械应力、材料开裂以及容量衰减。相比之下,二硒化锡中的硒原子起到了缓冲作用,能够吸收部分应变,从而减缓结构退化。

此外,研究人员也正在探索将二硒化锡应用于超级电容器——一种能够极快速储存和释放能量的器件。得益于其层状结构和巨大的比表面积,二硒化锡能够比许多传统材料储存更多的电荷。当与石墨烯等其他导电材料结合使用时,它已展现出极高的储能性能。

国际锡业协会(ITA)正密切关注钠离子电池技术的发展,并注意到在当前的学术研究中,锡硒基材料是备受关注、研究最为频繁的负极材料之一。

总体而言,二硒化锡有望成为清洁、高效、可规模化能源存储体系中的战略材料,为未来电池技术和可再生能源发展注入新的活力。

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