熊训辉Materials Today：具有优异空气稳定性的耐用磷基核壳异质结构负极！

由于单个结构组件和独特界面的协同作用，异质结构电极越来越受到关注。然而，工业用高面容量和耐用的磷基异质结构负极的合理设计和可控制备仍然是一个关键挑战。

华南理工大学熊训辉等通过简单的一步溶剂热策略制备了锚定在三维N掺杂石墨烯上的新型红@黑磷核壳异质结构(RP@BP/3DNG)。

图1. 材料制备及表征

RP@BP/3DNG是通过在EN溶剂中对RP-乙二胺（RP-EN）络合物和氧化石墨烯（GO）进行一步溶剂热处理制备的，其中GO和RP-EN络合物之间的热酰胺化反应导致RP在3DNG上沉积，随后从RP到BP的相变导致形成RP@BP具有核-壳异质结构。

实验数据和DFT计算证实RP@BP/3DNG中的异质界面可以有效地加速电子传输和钠离子扩散。因此，RP@BP/3DNG电极在高倍率下具有出色的钠储存能力和非凡的循环稳定性，远优于大多数报道的P基负极。

图2. RP@BP/3DNG的电化学性能

结果，RP@BP/3DNG在0.05 A/g时表现出1440.2 mAh/g的高可逆容量、优异的倍率性能（在10.0 A/g时为521.3 mAh/g）以及前所未有的循环稳定性（10.0 A/g 下经过1200次循环后具有89.3容量保持率）。

此外，RP@BP异质界面处的内建场诱导电子云从BP转移到RP，降低了BP原子孤对电子的反应活性，因此 RP@BP/3DNG表现出显著增强的空气稳定性。

图3. P基负极的空气稳定性研究

Red@Black phosphorus core–shell heterostructure with superior air stability for high-rate and durable sodium-ion battery. Materials Today 2022. DOI: 10.1016/j.mattod.2022.08.013