硒合金化策略提升一维范德华材料V2PS10负极电化学动力学与高倍率性能

本研究通过硒（Se）合金化改性一维范德华材料V2PS10，显著提升其电子电导率与电荷分布优化，降低极化并增强电化学性能。合成的V2PSxSe10?x（x=7–10）系列在0.1 A g?1下实现近理论容量，其中V2PS9Se在1 A g?1下循环400次仍保持83%容量，展现优异倍率性能与循环稳定性。DFT计算揭示了Se合金化对电荷密度与相变行为的影响，为高性能锂离子电池负极设计提供新策略。

　　

本研究通过硒（Se）合金化策略对新型一维范德华材料V₂PS₁₀进行改性，有效提升了其电子导电性并优化了电荷分布。这些改进显著降低了电极极化现象，从而增强了其电化学性能。研究人员成功合成了V₂PS_xSe_10?x（x=5–10）系列材料，并对其中x=7–10的组分进行了系统测试。实验结果表明，该系列材料在0.1 A g^?1的电流密度下实现了接近理论值的比容量，特别是合金化后的V₂PS_xSe_10?x（x=7–9）展现出卓越的倍率性能和长期循环稳定性。其中，V₂PS₉Se在1 A g^?1的高电流密度下经过400次循环后仍能保持83%的容量，凸显其作为锂离子电池（LIBs）负极材料的巨大应用潜力。

通过对比研究原始V₂PS₁₀与合金化V₂PS₉Se的电化学行为与动力学机制，结合密度泛函理论（DFT）计算对电荷密度和电荷密度差的分析，揭示了硒合金化对材料性能的提升机制。研究还深入探讨了锂化/脱锂过程中的相变行为和形貌演化，为设计高性能锂离子电池负极材料提供了创新性的策略和理论指导。