山大熊胜林/奚宝娟AEM：用于高效储钾的零应变CoP复合材料

钾离子电池（KIBs）有望以较低的成本获得较好的输出电压和能量密度。然而，电化学循环过程中电极的严重体积变化导致结构崩塌和反应动力学迟缓仍然是值得注意的问题，因此提高K⁺反应动力学和结构稳定性以进一步增强电极材料的储钾性能具有重要意义。

在此，山东大学熊胜林教授、奚宝娟副教授等人通过自模板催化精确合成了一种新型负极材料，其中包覆有N掺杂碳的小尺寸CoP纳米颗粒（NP，≈20 nm）被固定在一维N掺杂碳骨架中（CoP@NC⊂NCFs）。

这种结构在CoP NPs和碳之间提供了密切和稳定的电接触，保证了K⁺/电子的快速迁移且能够在钾化/脱钾过程中抑制CoP NPs的聚集和CoP@NC⊂NCFs的粉化从而提高结构稳定性。

C₃N₄的引入使碳晶格中的N含量增加至高达9.01%，引入了更多的活性位点从而大大提高了碳的电子电导率。CoP NPs的碳层封装可以很好地限制体积变化，因此混合体的内在结构稳定性非常出色。

图1. CoP@NC⊂NCFs合成示意图

经恒电流间歇滴定（GITT）和DFT计算验证，CoP@NC⊂NCFs实现了快速的钾离子反应动力学和对钾离子的强吸附。作者通过结合先进的原位XRD和非原位TEM表征技术，阐明了CoP与钾离子的固溶反应机理。

CoP的零应变结构进一步确保了结构的坚固，CoP@NC⊂NCFs电极在0.1 A g^-1时1200次循环后仍可达到205.7 mAh g^-1的高可逆容量，衰减率仅为0.01%。

此外，所制备的相应K离子全电池在100 mA g^-1下的容量为117 mAh g^-1，200次循环后容量保持率为99%。更重要的的是，这种基于自催化/模板策略合成的独特而新颖的结构还可以扩展到更高效的储能材料工程。

图2. CoP@NC⊂NCFs的储钾性能

Zero-Strain Structure for Efficient Potassium Storage Nitrogen-Enriched Carbon Dual-Confinement CoP Composite, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103341

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山大熊胜林/奚宝娟AEM：用于高效储钾的零应变CoP复合材料

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