综述：钴磷化物（CoP）作为金属离子电池负极材料的研究进展

这篇综述系统总结了钴基磷化物（CoP）在锂/钠/钾离子电池（LIBs/SIBs/PIBs）负极材料中的最新研究进展，重点探讨了其高理论容量（894mAh g?1）优势及导电性差、体积膨胀等挑战，提出了异质结构构建和碳材料复合等性能优化策略，为新型高能量密度电池开发提供重要参考。

　　

Graphical Abstract

钴基磷化物（CoP）因其894mAh g^?1的高理论容量成为碱金属离子电池负极研究热点。通过溶剂热法、气相沉积等合成方法可制备纳米片、多孔结构等不同形貌的CoP材料，其储锂机制涉及转化反应（CoP + 3Li⁺ + 3e^? → Co + Li₃P）。研究显示，空心球结构CoP@C复合材料在LIBs中展现200次循环后仍保持756mAh g^?1的可逆容量，这得益于碳层对体积膨胀（>300%）的缓冲作用。

Abstract

随着便携电子设备与电动汽车的快速发展，CoP负极材料面临两大核心挑战：本征导电性差（电阻率>10³ Ω·cm）和充放电过程中剧烈体积变化。最新研究表明，构建CoP/石墨烯异质结可将电子电导率提升4个数量级，而氮掺杂碳包覆策略能将SIBs中的首周效率从48%提高至82%。特别值得注意的是，CoP//LiCoO₂全电池在1C倍率下展现425Wh kg^?1的能量密度，这已接近商用石墨负极体系水平。

性能优化策略

1. 1.

   形貌调控：分级多孔结构可缩短离子扩散路径，使PIBs在5A g^?1大电流下保持203mAh g^?1容量

2. 2.

   复合改性：碳纳米管穿插的CoP微球将LIBs循环寿命延长至500次以上

3. 3.

   界面工程：氧空位修饰的CoP/Co₃O₄异质界面能降低Na⁺扩散势垒

挑战与展望

当前CoP材料仍存在磷元素溶出导致电解液分解的问题，未来研究应聚焦：

• •

  原位表征技术揭示相变机制

• •

  机器学习辅助设计多元金属磷化物

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  开发适用于高镍正极的高电压电解液体系

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非文献支持结论）