P型掺杂对用于锂硫电池负极的二氧化碳衍生多孔碳材料的影响

《Chemistry – An Asian Journal》：Effects of P-doping on CO2-Derived Porous Carbon for the Cathode of Lithium-Sulfur Batteries

磷掺杂二氧化碳衍生碳材料PCDC通过NaBH4还原和磷酸处理形成多孔结构，提升锂硫电池性能。B掺杂增强导电性，P形成催化活性位点（C3PO、C2PO2），加速多硫化物氧化还原反应，100次循环容量保持率优于未掺杂CDC。

　　

摘要

为了解决锂硫（Li–S）电池中缓慢的氧化还原动力学和多硫化物穿梭效应问题，研究人员开发了一种掺磷的二氧化碳衍生碳材料（PCDC），以提升其电化学性能。这种碳骨架是通过硼氢化钠（NaBH₄）还原二氧化碳制备得到的，从而实现了硼和氧的同时引入。这种环保策略利用磷酸处理将二氧化碳转化为具有层次状孔结构的材料。所得的PCDC具有较大的比表面积和孔体积，能够有效负载硫元素并促进锂离子的快速传输。结构分析证实碳基体中同时存在硼（B）和磷（P）元素：硼有助于提高导电性，而磷则形成了具有催化活性的结构，如C₃PO和C₂PO₂。电化学测试表明，PCDC能够加速多硫化物的氧化还原反应，降低电荷传输阻力，促进Li₂S的成核，并显著优于未掺磷的二氧化碳衍生碳材料（CDC）。在0.2C电流密度下，PCDC经过100次循环后仍能保持800 mAh g^?1的放电容量；在0.5C电流密度下，循环100次后的容量约为600 mAh g^?1

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。