具有高理论容量的转化型过渡金属磷化物负极材料通常具有低倍率容量和严重的容量衰减现象，这主要是由于其电子电导率较差，体积变化较大以及放电产物（Li₃P）的可逆性较差所致，并严重阻碍其实际应用。

近日，厦门大学王鸣生教授报道了基于密度泛函理论(DFT)计算指导，通过一种简单的方法将非晶态的FeP纳米颗粒限制在超薄的3D互连掺磷多孔碳纳米片（FeP@CNs）中，形成了独特的三维片状CNs构型，同时缓解了上述阻碍。

文章要点

1）作为锂离子电池（LIB）的负极，FEP@CNs电极不仅具有高的可逆容量（0.2 A g^-1下300次循环后为837 mA h g^-1）和优异的倍率性能（16 A g^-1下，具有403 mA h g^-1)，而且具有优异的耐久性（2500次循环，4 A g^-1下仍具有563 mA h g^-1，容量保持率达98%)。

2）结合密度泛函（DFT）理论计算、原位透射电子显微镜（TEM）和一套非原位显微和光谱技术，研究人员揭示了FeP@CNS负极优异的性能源于其突出的结构和组成优势，优异的电子/离子传输动力学和丰富的电荷储存活性中心（无定形的FeP纳米粒子和掺杂P的CNS中的结构缺陷)，促进了转化反应的可逆性，缓冲了体积变化，同时防止了FeP在循环过程中的粉化/聚集，从而实现了高速和高耐久的储锂。

3）由预锂化的FEP@CNS负极和商用LiFePO₄正极组成的全电池在保持优异循环稳定性的同时，具有令人印象深刻的倍率性能。

这项工作从根本上和实验上提出了一种简单有效的结构工程策略，可以显著提高先进LIBs转换型负极的性能。

Zhiming Zheng, et al, Achieving Fast and Durable Lithium Storage through Amorphous FeP Nanoparticles Encapsulated in Ultrathin 3D P-Doped Porous Carbon Nanosheets, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.9b08575

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08575