Nano Lett.: 石墨烯封装的CuP2用于钠离子电池具有高可逆容量和倍率性能

Yolerz

2019-03-15

金属多磷化物中的大多数都存在不可逆性问题，这反映在它们的低可逆容量，较低的库仑效率（CE），低倍率性能和较差的循环稳定性上。

上海大学Chao Wu、Minghong Wu和澳大利亚伍伦贡大学窦士学团队系统地比较了各种多磷化物的电化学行为，发现与FeP₂、CoP₃和 NiP₂块相比，CuP₂块具有更高的初始可逆容量（在0.1 A g^-1时为416 mAh g^-1）和CE（74％），这与CuP₂独特的层状晶体结构有关。基于这一发现，该团队进一步设计了CuP₂电极，通过将CuP₂纳米颗粒封装到三维石墨烯网络（CuP₂@GNs）中来优化CuP₂电极，从而产生优异的电化学性能。

该设计改善电化学反应动力学的优点：i）石墨烯网络可以防止CuP₂纳米晶体聚集，并通过石墨烯的高导电性骨架促进电子转移;（ii）与块状CuP₂相比，CuP₂晶体的纳米尺寸可以大大缩短钠的固体扩散路径。原位XRD揭示了CuP₂纳米晶体的不可逆性。在第一圈循环之后，活性材料从CuP₂转变为非晶P，其中Cu可能形成导电通道以促进电子转移。

在碳酸盐电解质中，CuP₂@GNs电极可在0.1A g^-1下，可逆容量可高达737mAh g^-1，第一圈CE为66％；醚电解质中第一圈CE为83％。

Yuanjun Zhang, Guanyao Wang, Liang Wang, Liang Tang, Ming Zhu, Chao Wu, Shi-Xue Dou, Minghong Wu, Graphene-Encapsulated CuP2: A Promising Anode Material with High Reversible Capacity and Superior Rate-Performance for Sodium-Ion Batteries. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00342

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00342