合肥工业大学项宏发教授团队｜自支撑红磷/石墨烯气凝胶作为高容量钠离子电池负极

研究背景

红磷具有高理论储钠容量（2595mAh/g），且兼具价格低廉、环境友好等特点，因此逐渐成为高能量密度钠离子电池研究的重点。然而，低电子电导和循环过程中巨大的体积效应使得红磷的电化学性能迅速衰减。构筑磷/碳纳米复合材料能够有效改善上述问题，但是大部分前期工作中红磷的实际负载较低，导致电极面容量密度和首次库仑效率下降，难以满足实际应用的要求。

论文详情

合肥工业大学项宏发教授等制备了氮掺杂石墨烯/碳纳米管气凝胶（NGCA），通过蒸发-沉积法获得了红磷/NGCA 自支撑负极。气凝胶的多孔特性有利于红磷的均匀负载，而 NGCA 的高电导率、高机械稳定性以及结构中存在的 P-C 键，进一步抑制了红磷的体积膨胀并提升其电化学性能。自支撑负极具有高面容量密度（3.3mAh cm -2）和优异的首次库仑效率（80%），为高容量钠离子电池的构筑提供了重要的实验基础。

该成果以”A high areal capacity sodium-ion battery anode enabled by a free-standing red phosphorus@N-doped graphene/CNTs aerogel”为题，发表于Chemical Communications，并入选为期刊封面文章（Outside Front Cover）。合肥工业大学材料科学与工程学院孙毅讲师为本文第一作者，项宏发教授为本文通讯作者。

研究亮点

1. 自支撑结构的红磷/NGCA 负极在储钠过程中表现出高面容量密度和高首次库仑效率。

2. NGCA 具有高导电性、优异的力学性能和与红磷的强结合能力，为制备高容量钠离子电池负极提供了新研究途径。

论文信息

A high areal capacity sodium-ion battery anode enabled by a free-standing red phosphorus@N-doped graphene/CNTs aerogel

Yi Sun, Qiujue Wu, Kuanxin Zhang, Yongchao Liu, Xin Liang, Hongfa Xiang*(项宏发, 合肥工业大学)

Chem. Commun. , 2022

http://doi.org/10.1039/D2CC02265F

第一作者

孙毅 讲师
合肥工业大学

本文第一作者，合肥工业大学材料与工程学院讲师，致力于锂/钠离子电池负极材料、电解液及界面特性研究。以第一作者或通讯作者在 Adv. Energy Mater., Small, J. Power Sources, Chem. Commun. 等学术刊物上发表研究论文 20 余篇。

通讯作者

项宏发 教授
合肥工业大学

合肥工业大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、锂/钠电池材料与安全技术团队负责人。从事高安全性锂/钠电池关键材料与技术研究十余年，至今发表相关高水平论文 100 余篇，论文被引用 5000 余次，获授权中国发明专利 12 件、美国发明专利 1 项。主持国家自然科学基金 4 项、安徽省杰青、安徽省“揭榜挂帅”项目等省部级及企业委托项目 20 余项，完成科技成果转化 1 项。