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鈉離子電池（SIBs）由于與需要足夠能量密度、高功率容量和低材料成本的大規模電化學儲能具有高度的兼容性，近年來受到電池界的廣泛關注。因此，在尋找具有優異電化學性能的合適鈉存儲材料方面已經付出了相當大的努力。

由于磷化物具有較高的理論容量和較低的工作電壓，因此被認為是SIBs負極的候選材料，但遺憾的是，在嵌入/脫出Na時，磷化物體積膨脹較大，且界面穩定性較差。磷化物研究的最新進展趨向于形態設計和界面改性，它們實現了比容量、倍率性能和循環壽命的顯著改善。

浙江工業大學陶新永、劉鐵峰等人基于這些卓有成效的成果，回顧了SIBs負極中磷化物的最新進展。不同種類的磷化物分為三個部分進行討論。作者重點研究了納米結構與電化學性能之間的關系。同時，重點介紹了磷化負極的界面分析。最后，總結了基于將磷化物用于SIBs負極的未來挑戰和機遇。

對于SIBs磷化物負極的研究趨勢，磷化物的合理設計需要對Na儲存機制的深入理解、不同的組分/結構設計和增強的界面穩定性的支持。它們的組合更有利于在磷化物優異的電化學性能方面產生協同效應。

除了對納米結構和電化學特性之間的相關性進行基礎研究外，研究人員還應該以解決方案為重點和務實。一般來說，電極優異的電化學性能關鍵需要粘結劑種類和電解液配方的貢獻。在某些情況下，在磷化物的電化學評估中可以明顯觀察到粘結劑和電解液的影響。

圖1 磷化負極材料的鈉化/脫鈉機理示意圖

在這方面，為滿足磷化物更嚴格的要求，作者提出了幾種策略：

i）加強對鈉存儲機制的基本理解，以指導高性能磷化物負極材料的開發。在此，使用低溫透射電鏡等新技術能夠深入表征負極表面形成的SEI的成分和微觀結構。

ii) 低電位和高容量對于高能量密度負極很重要。非常需要適當增加磷化物中的P含量以進一步提高比容量。高容量和長循環能力之間的理想平衡還需要對磷化物進行優化研究。

iii) 開發二元或三元復合材料，例如在惰性鐵基磷化物中加入Sn、Se和Bi等活性元素或在活性Sn基磷化物中加入惰性Cu，可以處理大的體積變化并增強離子/電子這些雜化物的導電性。同時，嘗試額外的元素，如 Bi、Nb、Mo 和 V，以了解進一步提高這些磷化物電化學性能的可能性。iv) 粘結劑和電解液都是磷化物成功的重要組成部分。磷化物導向的粘結劑和電解液應共享硅基負極的經驗。

圖2 Sn基磷化負極材料的改性策略與合成方法研究進展

Strategies to Improve the Performance of Phosphide Anodes in Sodium-Ion Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106475

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浙工大陶新永/劉鐵峰Nano Energy：提高鈉離子電池磷化物負極性能的策略

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