为了寻找具有高理论容量高、低氧化还原电位、成分丰富、价格低廉的高性能金属离子电池负极材料，韩国延世大学Kwang-Bum Kim，Masoud Nazarian-Samani报道了首次合成了一种具有丰富的Cu-O-C、Si-O-C和P-O-C化学键的独特的铜磷硅化物-碳纳米管（Cu₄SiP₈-CNT）杂化材料，并将其作为锂离子电池和镍离子电池的阳极。

文章要点

1）研究发现，大量的Cu原子在一个单元的三元Cu-Si-P相中与Si和P在亚原子尺度上构建了均匀的界面，从而更有效地进行电荷转移，增强了氧化还原反应的可逆性，并缓解了应力。

2）Cu₄SiP₈在LIB和NIB中都具有很高的理论容量：a-Li_3.5Si和Li₃P作为放电产物，在LIB中的容量达到1390 mA h g⁻¹；在NIBs中，假设形成Na_0.76Si和Na₃P相，则容量达到1252 mA h g⁻¹。

3）结合光谱和电化学表征以及显微镜观察结果，Cu非活性金属、缺陷碳网络和具有永久化学桥的Mott-Schottky类型异质结构的协同优势，使得杂化材料在LIB和NIB应用中都实现了超稳定的电化学性能。值得注意的是，上述策略成功地抑制了放电过程中c-Li_3.75Si相的形成，并防止了LIB循环测试过程中LiP的累积形成。此外，在多次循环中，Si与Na发生了稳定的反应。

4）实验结果显示，在LIB中，杂化材料具有高的初始放电容量（1764 mA h g⁻¹）和出色的初始CE（92.29%），并且在在5 A g⁻¹下稳定工作了1200次以上，保持了高容量。当在半电池NIB中测试该杂化材料时，首次放电容量高达796 mA h g⁻¹，在0.1 A g⁻¹下具有很高初始CE（81.78%）。在对称/非对称电流密度下，电池可以完全稳定700多个循环。

这项研究建立了在高性能金属离子电池中同时开发硅和磷两种活性物质的三元复合体系。

参考文献

Mahboobeh Nazarian-Samani, Masoud Nazarian-Samani, Safa Haghighat-Shishavan and Kwang-Bum Kim, Efficient stress alleviation and interface regulation in Cu4SiP8-CNT hybrid for ultra-durable Li and  Na  storage, Nano  Energy, (2021)

DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106134

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106134