红磷（RP）负极因其较高的理论比容量（2596 mAh/g）和合适的锂化电位而备受关注。为了解决其锂化过程中固有的导电性差和体积膨胀大的问题，汽化−冷凝策略被认为是一种很有效的策略。然而，在汽化−冷凝过程中有两个重要的问题值得注意。首先，碳基骨架中的低P质量负载量限制了能量密度。其次，残留白磷（WP）会导致易燃性和高毒性的安全问题。

有鉴于此，针对上述问题，天津大学孙洁教授报道了在原子水平上系统地研究了P₄与碳材料中各种官能团（C_surf、C_edge、C−N-5、C−N-6、C−N_g、C−S-5、C−S-6、C=O、C−O−C、C−OH和COOH）之间的相互作用，并提出了一种构筑边缘碳的碳骨架结构设计策略。

文章要点

1）实验结果表明，边缘碳原子通过强的P−C键为P₄分子提供了较高的吸附能，不仅可以锚定P₄分子，而且可以活化和加速P₄的聚合。

2）研究人员将RP纳米颗粒包裹在该碳骨架中制备了RP基负极。得益于边缘碳促进的P₄到RP的成核和聚合，RP基负极具有高的RP质量负载量（49.4 wt%）和安全性（不存在WP）。

3）RP-PC负极优异的电化学性能归因于P−C键的强健和稳定，不仅增强了RP与PC之间的相互作用，促进了电子和Li⁺的转移，而且避免了RP的脱落和粉化，从而获得了优异的长循环稳定性。如120次循环后在260 mA/g下的高比容量为1187.7 mAh/g，1100次循环后1000 mA/g（1 C）下的循环稳定性为965.2 mAh/g，1000次循环后8320 mA/g（16.7 C）下的高倍率性能为496.8 mAh/g（基于RP和PC的总重量计算）。

这种RP-PC设计策略为高利用率、高安全性、高性能的RP基负极的规模化生产提供了广阔的前景。

参考文献

Shaojie Zhang, et al, A Covalent P−C Bond Stabilizes Red Phosphorus in an Engineered Carbon Host for High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c10370

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10370