非晶态磷酸锌可稳定用于高性能锂离子电池的黑磷阳极

《Advanced Functional Materials》：Amorphous Zinc Phosphate Stabilizes Black Phosphorus Anodes for High-Performance Lithium-Ion Batteries

黑磷作为锂离子电池负极材料因高容量和合适锂化电位受关注，但其低导电性、体积膨胀和LiPPs溶解导致容量衰减。采用无定形锌磷酸盐（ZPO）改性后，ZPO的各向同性特性可抑制体积变化，其丰富的缺陷结构增强与LiPPs的吸附作用，缓解 shuttle效应，同时促进稳定含氟SEI膜形成。实验表明，经ZPO改性的黑磷在4C电流下循环300次后容量保持86%，优于传统碳基改性方法，验证了ZPO在提升高倍率锂离子电池性能中的关键作用。

　　

摘要

黑磷（BP）是一种有前景的锂离子电池（LIBs）阳极材料，因为它具有较高的理论容量和有利的锂化电位。然而，黑磷的实际应用受到其低电导率、循环过程中显著的体积膨胀以及锂多磷酸盐（LiPPs）溶解的阻碍，这些因素都会导致电池容量迅速下降。为了解决这些问题，本文提出使用非晶态磷酸锌（ZPO）作为多功能改性剂。非晶态ZPO具有各向同性的性质和丰富的结构缺陷，能够有效抑制循环过程中的体积变化。密度泛函理论计算结合实验分析证实，非晶态ZPO与LiPPs之间存在强烈的吸附作用，并能减轻“穿梭效应”（即锂离子在正负极之间的来回移动）。此外，它还能加速氟乙烯碳酸酯的分解，有助于形成稳定的、富含氟的固体电解质界面。因此，经过非晶态ZPO改性的黑磷阳极表现出优异的电化学性能：在4C的高电流密度下经过300次循环后，其容量保持率仍达到86%，显著优于传统的碳基改性方法。这些结果表明，非晶态ZPO在稳定黑磷基阳极方面起着关键作用，有助于发挥其在高倍率和长寿命锂离子电池中的潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。