由于具有高比容量，Sn4P3有望作为钠离子电池（SIBs）的负极。但是，Sn4P3的使用受到容量衰减和速率性能下降的严重阻碍。
近日，澳大利亚昆士兰大学王连洲教授，Ruth Knibbe报道了通过水热反应和热处理，在碳纳米管（CNT）上生长了具有异质结构Sn4P3（Sn4P3@CNT/C），这种仿生结构类似于瓶刷。
文章要点
1）这种异质结构中的CNT充当了“茎”，提供了快速电子通道路和机械稳定性。众多纳米级的Sn4P3粒子在CNT表面充当了“果实”，增加了与电解质的接触面积，缩短了离子扩散路径。此外，非晶态碳涂层在Sn4P3表面充当了“渗透性气孔”，缓冲了体积变化，促进了电解质的渗透。
2）这种分级的Sn4P3@CNT/C杂化负极在0.2 C下，经过150个循环后具有742 mA h g-1的出色电化学性能，在500个循环后在2C下具有449 mA h g-1的优异倍率性能。这些令人印象深刻的优异性能归因于茎部CNT与纳米颗粒Sn4P3和薄碳涂层相结合的协同作用。
3）基于以上优异的电化学性能，使用Sn4P3@CNT/C作为负极，Na3V2(PO4)3/C（NVP/C）作为正极极构造了一个全电池。测试结果显示，全电池具有良好的电化学性能，在0.2 C时的初始放电容量为104 mA h g-1，能量密度为267 W h kg-1。
4）通过异位X射线衍射（XRD）在不同的充电/放电状态下研究了电化学反应机理，并通过透射电子显微镜（TEM）得到了进一步证实。研究发现，电化学反应机理由初始的不可逆转化反应和随后的可逆合金化/脱合金反应组成。此外，还通过原位电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安法（CV）探索了反应动力学，揭示了稳定的Sn4P3@CNT/C电极和赝电容行为。
本研究为开发其他具有优异电化学稳定性的金属磷化物材料提供了指导。
Lingbing Ran, et al, Biomimetic Sn4P3Anchored on Carbon Nanotubes as an Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c03432
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c03432
