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優(yōu)越的高倍率性能和超長(zhǎng)循環(huán)壽命一直是可充鈉離子電池（SIBs）的不懈追求。

北京航空航天大學(xué)張瑜、劉大鵬等采用一種簡(jiǎn)便的策略成功合成了支撐在柔性碳纖維布上的多孔 Co_xP分級(jí)納米結(jié)構(gòu)（Co_xP@CFC），構(gòu)建了有序納米陣列的穩(wěn)健架構(gòu)。

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圖1. Co_xP@CFC的制備示意圖

Co_xP@CFC的合成過(guò)程包括三個(gè)步驟：即初始水熱處理得到Co(CO₃)_0.5(OH)·0.11H₂O@CFC（Co-CO@CFC) 前驅(qū)體，隨后煅燒以實(shí)現(xiàn) Co₃O₄@CFC的原位制備，以及Co₃O₄@CFC最終磷化為Co_xP@CFC。

研究發(fā)現(xiàn)，如果Co-CO@CFC前體直接磷化而不經(jīng)過(guò)煅燒，只能得到一價(jià)CoP而不是Co_xP。因此在制備過(guò)程中，利用Co₃O₄中間體制備由CoP/Co₂P組成的混合價(jià)Co_xP是一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。

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圖2. Co_xP@CFC的電化學(xué)性能

通過(guò)這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，多孔和裸露的結(jié)構(gòu)可以將電活性表面完全暴露在電解液中，這有利于超快的鈉離子存儲(chǔ)。此外，碳纖維布提供了相互連接的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以確保電極材料的牢固電連接。

除了CFC固有的柔韌性外，Co_xP與CFC的分級(jí)結(jié)構(gòu)的整合以及它們之間的強(qiáng)大協(xié)同效應(yīng)確實(shí)有助于緩沖反復(fù)鈉化/脫鈉引起的機(jī)械應(yīng)力，從而保證整個(gè)電極的結(jié)構(gòu)完整性。因此，作為負(fù)極的Co_xP@CFC在 5.0 A/g下顯示出279 mAh/g的創(chuàng)紀(jì)錄高容量，并且在9000次循環(huán)后幾乎沒(méi)有容量衰減。

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圖3. 循環(huán)后的隔膜及電極形貌分析

In situ Fabrication of Porous CoxP Hierarchical Nanostructures on Carbon Fiber Cloth with Exceptional Performance for Sodium Storage. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202108985

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