Advanced Materials: 磷基复合材料作为钾离子电池负极材料的前景与挑战

钾离子电池作为新型的储能二次电池,具有成本低廉、金属钾储量丰富等优点,低成本的钾离子电池的发展对未来大规模储能具有战略意义。高比容量、长循环寿命和合适的氧化还原电位的电极材料是获得高性能钾离子电池的关键。其中,磷基负极材料,包括磷单质和各种过渡金属磷化物等,由于其高的理论容量和低氧化还原电位,是一类非常具有潜力的钾离子电池负极材料。但由于该类材料基于合金以及先转化-后合金的机理,在脱嵌钾离子的过程中,容易发生较大的体积变化导致电极材料的粉化和电池容量的衰减,导致差的循环性能。此外,对于红磷这一电极材料,其自身导电性差,导致差的离子迁移和电子的传输能力。基于以上背景, 中国科学技术大学余彦教授课题组和中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员课题组合作,首先综述了磷基负极材料的储钾机制,并结合以往文献,归纳总结了现有钾离子电池磷基负极材料的合成与改性方法,进而揭示了磷基负极材料结构与性能之间的关系,同时也提出了影响钾离子电池电化学性能的其它因素,如电解液、粘结剂等。最后,作者对磷基负极材料面临的挑战和未来的发展方向进行了总结与展望。

相关论文以题为“Promise and Challenge of Phosphorus-based Composites as Anode Materials for Potassium-ion Batteries” 发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201901414)上。