影响氮、磷共掺杂硬碳材料初始库仑效率及平台区域的关键因素：来自化学状态和微观结构的见解

《ACS Applied Energy Materials》：Key Factors Influencing Initial Coulombic Efficiency and Plateau Region in N, P-co-Doped Hard Carbon: Insights from Chemical States and Microstructure

硬碳作为钠离子电池阳极材料，其电容和动力学性能可通过氮磷共掺杂优化。采用聚苯胺与三氯化磷氰化物前驱体的一步热解法制备共掺杂硬碳（NPHCs），发现封闭孔结构与平台区容量相关，掺杂浓度影响初始库仑效率。最佳氮磷掺杂比例提升容量并加速动力学，在0.5C倍率下循环384天容量保持率达78%。

　　

硬碳（HC）是一种有前景的钠离子电池（SIBs）阳极材料，但其较低的电容和缓慢的Na⁺储存动力学限制了其实际应用。优化硬碳的性能至关重要，然而原子排列、缺陷、孔结构以及碳化学状态的复杂性和多样性带来了重大挑战。在这项研究中，我们通过研究一组氮和磷共掺杂的硬碳（NPHCs），这些材料在化学状态和微观结构上存在细微差异，从而加深了对其内在储存机制的理解。这些材料是通过使用对苯二胺和磷腈三聚体作为前驱体，通过一步热解过程合成的。全面的成分和结构分析表明，硬碳的稳定放电区域与其中封闭孔结构的存在有关，而初始库仑效率（ICE）与掺杂元素的浓度成反比。具体来说，氮和磷的共掺杂有效提高了电容并加速了电化学动力学过程，但过量的杂原子掺杂会导致ICE降低。经过优化的氮和磷掺杂浓度显著提高了循环稳定性，在0.5 C的电流下（1 C = 300 mA·g^–1），共掺杂的硬碳在384天循环后仍能保持78%的电容。