具有工程界面的黑磷复合材料用于高倍率大容量储锂

　　Pub Date:

　　2020-10-09

　　, DOI:

　　10.1126/science.aav5842单 位：中国科学技术大学、加州大学洛杉矶分校作者：Hongchang Jin, Sen Xin, Chenghao Chuang, Wangda Li, Haiyun Wang, Jian Zhu, Huanyu Xie, Taiming Zhang, Yangyang Wan, Zhikai Qi, Wensheng Yan, Ying-Rui Lu, Ting-Shan Chan, Xiaojun Wu, John B. Goodenough, Hengxing Ji, Xiangfeng Duan文献链接：Black phosphorus composites with engineered interfaces for high-rate high-capacity lithium storage (Science, 2020, doi: 10.1126/science.aav5842)关键词：黑磷 储锂

　　导读

　　锂离子电池（LIBs）在包括电动汽车在内的各种应用中越来越重要。但是当今的电池只能提供有限的功率密度（例如，电池级的功率密度约为100至300 W kg-1），并且通常需要较长的充电时间才能安全运行。能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池，因此电极材料对锂离子的传导能力是决定充电速度的关键；另一方面，单位质量或体积的电极材料容纳锂离子的多少也是一个重要因素。为此，必须开发一种同时具有高理论容量、快速充电所必需的优异电子传导性和Li+扩散性的电极材料，用于开发具有快速充电能力的大容量锂离子电池。

　　近日，中国科学技术大学季恒星教授与加州大学洛杉矶分校段镶锋教授联合在新型锂离子电池电极材料研究方面取得了重大突破：通过采用“界面工程”策略将黑磷和石墨通过共价键连接在一起，在稳定材料结构的同时提升了黑磷石墨复合材料内部对锂离子的传导能力。通过将轻薄的聚合物凝胶做成防尘外衣“穿”黑磷石墨复合材料的表面，使得锂离子可以顺利进入电极材料。结果表明，电极片充电9分钟即可恢复约80%的电量，2000次循环后认可保持90%的容量。该全新设计的黑磷复合材料使兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能。