锂/钠离子电池纳米红磷负极结构调控与性能优化

开发高性能二次电池材料是缓解能源与环境危机的有效途径.商业锂离子电池石墨负极由于理论容量较低且在钠离子电池中几乎不显示容量,无法满足人类日益增长的能量需求.红磷由于理论容量高(2596 mA?h?g–1)、氧化/还原电位适宜、地球资源占比丰富以及价格低廉等优点成为碱金属离子电池研究中的热点,有望成为商业化大规模储能系统中应用的负极材料.但是,红磷在作为负极材料时具有导电性差、体积膨胀大等缺点,导致活性材料利用率低,电极粉化现象严重,电极循环稳定性差,严重限制了其在二次电池中的商业应用.最近研究表明,通过合理的结构设计可以有效地提高红磷的电子导电率及结构稳定性,进而改善红磷负极的循环稳定性和倍率性能,促进红磷在商业锂/钠离子电池中的广泛应用.本文综述了近年来纳米红磷负极材料在可控合成方法、结构设计与改性以及性能优化机理上的研究进展.最后,总结了目前红磷负极材料研究存在的问题,并提出可能的应对策略,对纳米红磷基负极材料未来在电池领域发展前景进行了展望,旨在促进其商业应用.