稳定耐用的钾离子电池（PIBs）磷负极的发展一直受到反应动力学迟缓和循环时反应机理不明确的体积变化的严重阻碍。

近日，加拿大西安大略大学孙学良教授，西安理工大学李喜飞教授报道了通过蒸发-冷凝法，成功将磷纳米颗粒封装到商业多孔炭中。

文章要点

1）得益于在具有丰富K⁺/电子迁移通道的导电/坚固的碳基体中绝缘磷的结构完整性/稳定性的改善，具有适当磷含量（59.4wt.%）的磷/碳负极材料在100 mA g^-1电流密度下，具有744 mAh g^-1的大初始充电容量和在3200 mA g^-1电流密度下，10000次循环后，212 mA g^-1的高可逆容量，以及11200 mA g^-1下的倍率容量达到287 mAh g^-1。

2）研究人员揭示了衍生复合材料中磷负载的电化学活性。重要的是，碳纳米结构中显著的K⁺电容脱嵌将显著促进磷/碳负极的电荷储存过程，提高其电化学性能。就磷/碳负极的反应机理而言，活性磷在放电时倾向于在0.5 V以下进行钾化，在充电时在1.0 V以下进行脱钾，同时伴随着K₄P₃形成/分解的可逆过程。

这一研究为阐明磷负极的纳米结构设计和机理提供了新的思路，将有助于进一步推动高性能长寿命磷负极在实际应用中的发展。

参考文献

Wei Xiao, Xifei Li, Bin Cao, Gang Huang, Chong Xie, Jian Qin, Huijuan Yang, Jingjing Wang and Xueliang Sun, Constructing high-rate and long-life phosphorus/carbon anodes for potassium-ion batteries through rational  nanoconfinement, Nano  Energy, (2020)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105772

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105772