双金属磷化物异质结构空间限域效应实现稳定钠离子电池负极材料

为解决钠离子电池(SIBs)负极材料锡磷化物(Sn4P3)在充放电过程中Sn0中间体不稳定、体积膨胀等问题，研究人员创新性地构建了Sn4P3/MPx@G异质结构。该设计通过双金属磷化物产生的空间限域效应显著提升了材料稳定性，最终实现90.9%初始库伦效率、3500次循环寿命及213.6 Wh kg-1的高能量密度，为高性能SIBs开发提供了新思路。

　　

在钠离子电池(SIBs)研究领域，锡磷化物(Sn₄P₃)因其高达1256 mAh g^-1的理论容量成为明星负极材料。但充放电过程中生成的"调皮"Sn⁰中间体就像脱缰野马，不仅容易团聚还会引发剧烈体积变化，严重影响电池循环寿命。

科研团队巧妙设计出"双金属磷化物异质结构+石墨烯"的复合装甲：将Sn₄P₃与过渡金属磷化物(MP_x, M=Mn/Fe/Cu等)像三明治般封装在石墨烯(G)中。当钠离子入驻时，原位生成的M⁰就像纳米磁铁，以超强吸附力(-3.5 eV)牢牢固定住Sn⁰，形成独特的空间限域效应。这种设计不仅防止了活性物质"开小差"，还通过内置电场为钠离子(Na⁺)铺设了高速公路。

其中Sn₄P₃/CuP₂@G组合表现尤为亮眼：首周效率飙升至90.9%，每次充放电的库伦效率都稳定在99.5%以上。即便在1 A g^-1大电流下"狂奔"3500圈，容量仍保持429.5 mAh g^-1，相当于每天充放电仍能持续使用近10年。与磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₃)正极组队后，全电池能量密度达到213.6 Wh kg^-1，500次循环后容量保持率高达98%，展现出极强的实战能力。

这项研究不仅揭示了双金属磷化物"锁钠"的分子机制，更为设计下一代高稳定性能源存储材料提供了全新范式。