红磷（RP）在与锂、钠、钾合金化时，在低电位下具有极高的理论容量，是一种很有前途的碱离子电池负极材料。然而大多数合金负极材料在循环过程中体积变化较大，这会导致颗粒破碎、库仑效率低、电接触损失，最终导致电池循环寿命不佳。

近日，英国牛津大学Mauro Pasta报道了对RP的失效模式（偏离弹性）做出了完整的概述，并通过全面的电化学-机械表征和循环应力的模拟，对电极进行设计。

文章要点

1）研究人员应用原位纳米压痕和粉末压缩技术测量了RP的弹性、塑性和断裂特性。利用测量的实验参数，研究人员模拟合金化反应过程中RP中的应力变化。该模型假设扩散系数、弹性模量和偏摩尔体积等参数与浓度无关，离子从球形颗粒表面均匀进入颗粒。

2）研究人员基于极端条件（各向异性离子扩散和高电流密度）下的原位透射电镜观察结果，验证了所设计模型的有效性，没有观察到RP颗粒的灾难性破坏。因此，电化学机械表征结合几何和应力模型，可以预测RP在碱性离子电池中的应用。

Capone et al., Electrochemo-Mechanical Properties of Red Phosphorus Anodes in Lithium, Sodium, and Potassium Ion Batteries, Matter (2020)

DOI：10.1016/j.matt.2020.09.017

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.017