荣文倩,郑小美,张朋越,葛洪良

(1.中国计量大学 材料科学与工程学院,浙江 杭州 310018;2.中国计量大学 标准化学院,浙江 杭州 310018)

全球变暖以及日益严峻的环境污染,促使我们必需使用和开发绿色能源和可再生能源,如潮汐能,风能和太阳能[1-2]。由于这些自然资源的不可连续使用性,开发应用于智能电网领域的高比容量能量存储系统是一项当前紧迫的任务。目前,可充电锂离子电池(LIBs)作为主要的储能设备,广泛应用在便携式电子设备、电动汽车、人工心脏起搏器和植入式电子医疗设备[3-4]。为了满足智能电网和电动汽车所需的高能量密度和安全性能的要求,很多科学家集中研究开发新的电极材料。在负极方面,目前商业化的石墨负极,由于其低的理论比容量为372 mAh·g-1,而限制了它在智能电网和电动汽车等方面的应用。因此,开发具有高可逆容量和长循环寿命的的锂离子电池负极材料来代替碳负极已经激起科学家的兴趣[5-7]。

在众多的负极材料中,非金属磷作为锂离子电池负极材料格外备受青睐。因为磷在自然界中储量丰富、成本低,且具有高达2596 mAh·g-1的理论比容量(P+3 Li++3 eLi3P)[8-9]。此外,磷具有独特的层状结构和低的原子堆积密度,有利于锂离子的迅速扩散,从而提高其循环和倍率性能。但是,磷自身导电性差,磷与锂形成Li3P的过程中会引起将近300%的体积膨胀,这会导致电极材料粉化,严重时会与集流体相脱离,因此容量衰减很快,循环性能差。为了提高磷的导电性……