【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員李先鋒、副研究員鄭瓊團隊和燕山大學教授唐永福團隊合作，在鈉/鋰離子電池電極儲能機理研究方面取得進展。近年來，鈉離子電池研究得到廣泛關注，獲得快速發展。研究發現，具有較高Na+儲存性能和循環穩定性的電極材料，對于提高鈉離子電池的能量密度和倍率性能十分重要。
該工作中，科研人員設計了珊瑚狀的FeP復合材料，該材料可錨定FeP納米顆粒，并將其均勻分散在氮(N)摻雜的三維(3D)碳骨架(FeP@NC)上。珊瑚狀FeP@NC復合材料具有較短的電荷轉移路徑和較高的導電氮摻雜碳網絡，可顯著改善復合材料的電荷轉移動力學。此外，由于FeP納米顆粒周圍具有高度連續的N摻雜碳骨架和彈性緩沖的石墨化碳層，基于FeP@NC復合材料的鈉離子電池(SIB)表現出優異的倍率性能和循環性能，在10A/g下經10000次循環后其容量保持率為82.0%。
關于循環過程中電池容量逐漸上升的現象，科研人員結合電化學研究和原位電鏡表征分析，證實了一種顆粒細化在循環過程中提高容量的作用機制，這種容量提升效果在小電流下更顯著。研究表明，均勻分布在氮摻雜碳基體上的FeP納米顆粒，在第一個循環中經歷了細化-復合過程，經過數次循環后呈現出全區域細化的趨勢，該細化對周圍的非晶碳產生較強的吸附作用，引起復合材料石墨化度和界面磁化強度逐漸增加，為Na+的存儲提供了更多的額外活性中心，進而提高了循環容量。該容量提升機制也可擴展到鋰離子電池(LIBs)。研究發現，在10A/g下，經5000次循環后，基于FeP@NC復合材料的LIBs的容量保持率為90.3%，超過了已報道的FeP基復合材料的容量保持率。
該研究提出了在循環過程中經顆粒細化誘導提高電池容量的新策略，為設計高性能的SIBs/LIBS負極材料提供了新思路。相關研究成果以A Coral-Like FeP@NC Anode with Increasing Cycle Capacity for Sodium-Ion and Lithium-Ion Batteries Induced by Particle-Refinement為題，發表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會等的資助。
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