设计具有高导电性、强捕获能力和长期耐用等优点的纳米结构主机，以改善红磷(RP)的绝缘特性和极大的体积变化，是开发高性能锂/钠离子电池(LIBs/SIBs)的一种有前景的选择。在这里，我们提出并制作了一种多功能的RP固定器，它包含一个氮掺杂的空心MXene球(NM)和双面多孔碳网络(DCNM)。在这种配置下，高导电性的大孔NM不仅有利于电子的快速传递，而且还可以作为捕获中心，通过强的化学吸附捕获聚磷，而均匀分布的微介孔碳网络在球体内外提供可靠的RP调节，减轻体积膨胀，并创建相互穿透的离子扩散和电子传递通道。得益于三壳结构和唯一约束的协同作用，类似hoya的DCNM@RP阳极对lib和sib表现出显著增强的电化学性能，提供了高可逆容量、出色的速率特性和延长的循环性能:在2℃下，高达1800次循环，每循环容量衰减0.01%，每循环超过1000次的sib衰减0.024%。

 
图1 示意图说明DCNM@RP复合材料的制造。

 
图2. (a) HM的SEM图像和(b, c) TEM图像和相应的元素映射(插图:MX@PS混合的SEM图像)。(d) DCNM的SEM图像和(e - g) TEM图像以及相应的元素映射。(h, i) DCNM@RP的SEM图像和对应的RP mapping图像。

 
图3 (a) DCNM、HM和MX的XRD谱图。(b) DCNM和HM的XPS测量光谱。(c) XPS Ti 2p和(d) XPS N 1s的DCNM光谱。(e) N₂吸附/解吸等温线和(f) DCNM、HM和DCNM@RP对应的孔径分布。

  
图4. LIBs的电化学性能。

 
图5 (a) lib在0.1到1.0 mV s−1的各种扫描速率下DCNM@RP阳极的CV曲线。(b)观察到的阳极峰和阴极峰的DCNM@RP和SCNM@RP阳极的log(Ip)和log(v)的关系。(c)在0.4 mV s−1时分离的DCNM@RP阳极的电容控制和扩散控制贡献。(d) DCNM@RP阳极在不同扫描速率下的电容贡献比。(e)衍生自CV轮廓的DCNM@RP和SCNM@RP阳极的阴极和阳极峰的Ip/v1/2。(f) lib中DCNM@RP, SCNM@RP和HM@RP节点的GITT配置文件。(g) Li+离子扩散系数随三种阳极在锂化和蚀除过程中状态的变化。

 
图6  优化了LiP5在(a) Ti3C2和(b)掺杂n的Ti3C2表面上的结构和吸附能。

  
图7 SIBs的电化学性能。
 
      相关科研成果由上海交通大学材料科学与工程学Xiaobin Hu等人于2023年发表在ACS Nano (https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141275)上。原文：Hoya-like Hierarchical Porous Architecture as Multifunctional Phosphorus Anode for Superior Lithium−Sodium Storage。

转自《石墨烯研究》公众号