郑州大学「青年长江」郭玮AM | 原位有机硒化实现超稳定锂-硒电池!

多硒化锂(Li₂Se_n)的穿梭效应严重阻碍了锂-硒（Li-Se）电池的实际应用。传统的限制Li₂Se_n方法无法从根本上解决这一问题。

在此，郑州大学郭玮团队作采用了一种将无机硒原位转化为有机形式的策略，利用Li₂Se_n与 2-苯并噻唑二乙基二硫代氨基甲酸酯（BTZA）之间的亲核反应，将硒原子嫁接到有机骨架上。

在充电过程中，有机二硒化物生成，从根本上消除了Li₂Se_n的形成。此外，在有机化过程中还同时产生了苯并噻唑硫化锂（BTSLi）。它在充电过程中转化为具有氧化还原活性的2,2′-二苯并噻唑二硫化物（BTDS），补偿了由于形成 C-Se 键而导致的容量损失。

此外，有机硒产物表现出高放电电压和强锂离子传输能力，提高了电池的能量密度和反应动力学。含有 BTZA 的 Li-Se 电池在 2 C 倍率下循环 1300 次后容量保持率为92.87%。容量为 0.6 Ah 的软包电池可以在 0.1 C 倍率下稳定运行 30 个循环。在高倍率下也取得了优异的电化学性能。这项工作为实现高度稳定的 Li-Se 电池提出了一种新策略。

图1. 机制研究

总之，该工作将 BTZA 引入电解质中，利用 BTZA 中C=S键的亲电性与 Se 首次放电过程中产生的亲核性Li₂Se_n发生原位反应，将无机硒转化为有机硒，从根本上抑制了Li₂Se_n的形成。BTZA 的引入极大地增强了电池的循环稳定性。同时，有机化后的平均放电平台提高到 2.5 V 以上，大大增强了电池的能量密度。

有机产物具有良好的传导Li⁺的能力，加快了反应动力学。含 BTZA 的 Li-Se 电池的放电产物为 BTSLi 和 Se-DCLi，再充电产物为 BTDS 和 TETDSe，以及部分交叉偶联产物。生成的有机产物表现出优异的循环稳定性，在 2 C 倍率下循环 1300 次后容量保持率仍为92.87%，每次循环容量衰减仅为0.0051%。

即使在 5 C 的高倍率下，循环 200 次后容量保持率仍为82.5%。本工作展示了一个 0.6 Ah 的软包电池稳定运行了 30 个循环。这项工作有望实现可用于实际应用的先进锂-硒电池。

图2. 电池性能

In Situ Organoselenization for Ultrastable Li−Se Batteries, Advanced Materials 2026 DOI: 10.1002/adma.202523054

郭玮，郑州大学，教授、博士生导师，国家重大人才工程青年学者

研究方向：新型电化学能源材料，水系有机电池材料