上海交大嵌有铜簇的有序多孔碳,用于高能长

成果简介

循环过程中体积变化引起的材料的天然绝缘特性和粉化降低了红磷(RP)用于锂/钠离子电池(LIBs/SIBs)的电化学活性。为了解决这些问题，本文，上海交通大学胡晓斌团队在《Small》期刊发表名为“TailoringOrderedPorousCarbonEmbeddedwithCuClustersforHigh-EnergyandLong-LastingPhosphorusAnode”的论文，研究提出了一种定制的三峰多孔碳载体，该载体由高度有序的大孔和嵌入铜（Cu）纳米团簇（Cu-OMC）的微介孔壁组成，用于限制RP。高导电铜碳壁的构造有利于电子和离子的快速传输，而互连有序的多孔结构不仅创造了足够的空间来抵抗RP的膨胀效应，而且最大限度地减少了离子扩散长度并提高了离子可及性（离子迁移系数是无序多孔碳的十倍）。因此，生成的Cu-OMC

RP阳极具有高可逆容量（对于锂离子电池，在0.3℃时为.7mAhg–1；对于硅离子电池，在0.1℃时为.2mAhg–1），优异的速率特性（对于锂离子电池，在10℃时为.7mAhg–1；对于硅离子电池，在5℃时为.2mAhg–1），优异的循环稳定性（对于LIB，在10℃下进行次循环后，每个循环的超低衰减率为0.%；对于SIB，在次循环中，在5℃下，每个循环的超低衰减率为0.%）。

图文导读

图1、Cu-OMC

RP的合成过程示意图。

图2、a,b)Cu-ZIF-8

SiO2碳化前后的SEM照片。c)SEM图像，d)TEM图像，e、f)HRTEM图像；g,h)HAADF-STEM图像和Cu-OMC的相应元素映射。i)Cu-OMC

RP复合材料的SEM图像和相应的RP映射图像。

图3、LIBs中的电化学性能

图4、SIBs中的电化学性能

图5、a)LIBs和b)SIBs中Cu-OMC

RP和Cu-DPC

RP阳极的GITT曲线。在c)锂化和d)脱锂过程中，Li+离子扩散系数作为三个阳极状态的函数。Na+离子扩散系数是e)钠化和f)脱钠过程中三个阳极状态的函数。g)受限于LIBs和SIBs中Cu-OMC和Cu-DPC孔隙中的RP的锂化/钠化和随后的脱锂/脱钠过程的示意图。

小结

总之，我们开发了一种高度有序的多孔碳，嵌入了均匀的Cu纳米团簇，用于专门限制RP并构建用于LIB和SIB的Cu-OMC

RP阳极。本文证明了Cu-OMC

RP是一种很有前途的高性能储能负极候选材料。在OM碳框架中限制导电铜的设计为封装具有较差的本征电子导电性和巨大的体积膨胀的活性材料开辟了道路。

文献：

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