红磷(RP)作为一种很有前途的钾离子电池负极材料，因其理论容量高、氧化还原电位低、天然资源丰富而受到广泛关注。然而，由于巨大的体积膨胀和较差的电子导电性，RP表现出明显的容量衰减和快速的结构退化。

基于此，武汉理工大学麦立强教授，吴劲松教授，罗雯报道了开发了一种应变松弛自支撑柔性RP/碳电极，通过蒸发-冷凝（V-C）方法将非晶态RP封装到三维互联的多通道硫和氮共掺碳纳米纤维中。

文章要点

1）由于S-N共掺杂的协同作用，碳基体对RP具有更强的吸附能，可有效缓解RP体积变化引起的巨大应力。原位透射电子显微镜(TEM)研究和化学力学模拟表明，多孔碳基质可为RP在钾化过程中的体积变化提供空间，钾化晶体聚集释放应力和快速屈服应变弛豫。原位拉曼和非原位x射线衍射(XRD)和密度泛函理论(DFT)计算揭示了RP@S-N-CNFs的单电子钾化/脱钾机理和更快的动力学。

2）作为KIBs的自支撑负极，RP@SN-CNFs电极表现出高的可逆容量、优异的倍率性能和非凡的耐久性（以2 A g⁻¹循环2000次后为282 mAh g⁻¹）。结果表明，该方法不仅克服了合金化型电极的上述局限性，更重要的是揭示了界面亲和性磷碳负极的应力松弛行为，为大体积膨胀负极的应用提供了新的思路。

参考文献

Wencong Feng, et al, A Strain-Relaxation Red Phosphorus Freestanding Anode for Non-Aqueous Potassium Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103343

https://doi.org/10.1002/aenm.202103343