华东交通大学最新研究：一种具有增强储锂性能的同轴双层瓶刷状磷碳复合材料的制备
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Journal of Energy Storage
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Fabrication of a coaxial bilayer bottlebrush-like phosphorus‑carbon composite with enhanced lithium storage performance
Cheng Z.; Gong H.; Gu S.; Huang H.; Ke C.; Feng X.; Luo Y.; He X.; Wang H.; Dou Y.; Liu Z.; Yu X.-F.; Chu P.K.; Wang J.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.est.2024.111632
在当今社会，随着科技的不断发展，对高速充放电锂离子电池（LIBs）的需求日益增加。然而，传统磷作为一种潜在的锂离子电池阳极材料，虽然具有理论比容量高达2596毫安时/克的优势，但其纳米颗粒通常存在着电导率低、锂化过程中体积膨胀等问题，限制了其应用。因此，如何克服这些问题成为当前研究领域的重要挑战。
研究内容
最近，发表在《储能杂志》上的一篇论文介绍了一种新型的双层同心状瓶刷状磷-碳复合材料（C@FP@CNT），通过化学气相传输方法和原位碳化制备。这种复合材料的磷质量装载高达71％，具有独特的双层同心状纳米结构，磷纳米棒紧密粘附在导电碳纳米管上，并覆盖有无定形碳组成的表面涂层。磷促进了聚酰亚胺（PI）的碳化，提高了PI来源碳涂层的电导率。由于这种独特的结构，C@FP@CNT阳极在0.1和4.0 A g<sup>−1</sup>下具有1852.9和1108.1毫安时/克的高容量，在经过300个循环后仍保持1451.4毫安时/克的容量，并且具有84.4％的容量保留率。同时，由C@FP@CNT阳极和LiCoO<sub>2</sub>阴极组成的全电池也表现出高度稳定的循环性能和高比能量密度。这些结果揭示了一种制备高性能合金型锂离子电池阳极的可行策略。
研究意义
这项研究的创新之处在于通过设计新型复合材料结构，成功解决了传统磷作为锂离子电池阳极材料存在的问题，为高性能锂离子电池的发展提供了新的思路和方法。这不仅有助于提高电池的储能性能，还为环保、可持续能源的发展做出了贡献。这项研究为未来电池技术的进步指明了方向，具有重要的科学研究和应用价值。
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