Adv. Sci.：在双离子电池中首次引入黑磷-碳复合负极！

双石墨电池（DGBs）是双离子电池（DIBs）的全石墨电极变体，由于使用廉价的石墨作为正极（阴极）材料，近年来作为一种可能的低成本固定式储能技术引起了广泛关注。然而，DGBs的低比能量受两种电极材料容量的限制。

明斯特大学Tobias Placke、澳大利亚国立大学Alexey M. Glushenkov等首次引入黑磷与碳的复合材料（BP-C）作为DIBs全电池的负极（阳极）材料。

图1. BP-C复合材料在BP-C||锂电池中的性能

作者首先研究了黑磷-碳复合负极在高浓度电解液中的电化学行为，然后设计了具有合理质量和容量平衡的新型BP-C||石墨（PGDIB）电池，并在三电极装置中进行了测试。通过优化电池电压，PGDIB电池在2.0–4.7 V的电池电压窗口内实现了基于电极活性材料319 Wh kg^-1的高比能量、基于电极活性材料和活性盐155 Wh kg^-1的高比能量、以及高库仑效率（>99%）。

图2. 石墨正极材料的表征

然而，考虑到包括DIB中所有活性成分在内的比能量，具有高分子质量的导电盐显著降低了高容量负极的优势，因此必须有针对性地选择合适的负极/电解质组合。此外，机理研究揭示了石墨正极中的储存的阶段性行为，以及负极中锂化磷合金的形成。因此，这项研究为实用且安全的高能 DIB 电池开发了一种新颖且有前景的电池配置，这将刺激DIB全电池在固定储能商业应用的进展。

图3. 石墨||BP-C电池和石墨||石墨电池的性能

Advanced Dual-Ion Batteries with High-Capacity Negative Electrodes Incorporating Black Phosphorus. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202201116

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