循环一万圈！李先锋/郑琼/唐永福在钠电负极取得进展

继锂离子电池后，钠离子电池正在受到越来越多的关注。7月29日，宁德时代用一场10分钟的线上发布会，为我们揭开其第一代钠离子电池的“神秘面纱”。宁德时代研发的钠离子电池能够实现“电芯单体能量密度高达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；系统集成效率可达80%以上；热稳定性远超国家强标的安全要求。”

近期，国家发改委、工信部等部门表示，将采取一系列措施促进锂离子电池、钠离子电池等新型电池的健康有序发展。

在学术研究中，仍需要不断开发新材料，认识新的化学反应来不断提升钠离子电池的性能。提高钠离子电池的储能性能和循环稳定性是提高电池能量密度和倍率性能的关键。

大连化物所李先锋研究员、郑琼副研究员和燕山大学唐永福教授在Angew上发表了最新的钠离子电池进展，合成了一种长循环的钠离子电池负极材料，同时在锂离子电池中也能发挥出作用来。

作者提出了一种珊瑚状FeP复合材料，通过高分子前驱体的磷化和碳化，FeP纳米颗粒被锚定并分散在氮掺杂的三维碳框架上(FeP@NC)。由于高度连续的N掺杂碳骨架和FeP纳米粒子周围的弹性缓冲石墨化碳层，FeP@NC复合材料的钠离子电池在10 A g^-1时表现出超稳定的循环性能，在10000圈循环后，容量保持率为82.0%。将其用于锂离子电池负极，在10 A g^-1下循环，5000圈之后，容量保持率为90.3%。

更重要的是，一种有趣的颗粒细化实现循环过程中容量增加的机制得到了很好的证实。特别是FeP纳米颗粒在第一个循环中经历了细化-复合的过程，经过几十个循环后呈现出全局性的细化趋势，导致石墨化程度和界面磁化强度逐渐增加。并进一步为Na⁺存储提供更多的活性位点，并有助于提高循环容量。容量上升的现象也可以延伸到锂离子电池(LIBs)。为SIBs/LIBs的高性能阳极材料的设计提供了一种可行的解决方案。

图文详情

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图1. FeP@NC材料的表征

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图2. FeP@NC在钠电（a-g）和锂电（h）中的电化学性能评估

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图3. 循环过程中的负极表征和机理探究

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图4. 使用原位透射电镜来实时观察材料脱锂/嵌锂的过程

文献信息

A Coral-Like FeP@NC Anode with Increasing Cycle Capacity for Sodium-Ion and Lithium-Ion Batteries Induced by Particle-Refinement.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202110177?af=R

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