作為鋰離子電池（LIBs）的替代品，鈉離子電池（SIBs）因其豐富的資源儲量和成本優勢而備受關注。隨著納米技術的普及和工業化系統的成熟，SIBs已經隨著能量密度的提高而逐步商業化。然而，由于鈉的高原子量，實現SIB更高的能量密度仍然存在重大挑戰。因此，迫切需要探索和制造適合SIBs的高容量和長壽命電極。在此提出了一種新穎而簡便的制備紅磷@氮摻雜石墨烯/碳納米管氣凝膠（P@NGCA）的策略作為高能鈉離子電池的獨立陽極。由于紅磷的優化結構均勻地限制在多孔 NGCA 中，具有高電導率和機械穩定性，獨立式 P@NGCA 負極表現出出色的鈉存儲性能，表現出超高比面積容量（3.3mAh cm-2 at 0.2Ag-1），優異的倍率性能（1.8mAh cm-2 at 2Ag -1 ) 和高 ICE (約80%)，這意味著在儲能方面的巨大潛在應用。
Figure 1. 示意圖顯示了 P@NGCA 的制備以及鈉化和脫鈉過程。
Figure 2. (a) NGCA 的 SEM 和 (b) TEM 圖像。(c) GA、GCA 和 NGCA 的壓縮應力-應變曲線。(d) GA、GCA 和 NGCA 的電子電導率。(e) N
2吸附-解吸等溫線和(f) NGCA 的孔徑分布。
Figure 3. (a) P@NGCA的SEM和(b)TEM 圖像；(c-f) P@NGCA的EDX元素映射。(g) N
2吸附-解吸等溫線和(h) P@NGCA 的孔徑分布。P@NGCA 的 (i) N 1s 和 (j) P 2p 的高分辨率 XPS 光譜。
Figure 4. (a) P@NGCA 的循環伏安法，掃描速率為 0.1 mV s
-1。(b) P@NGCA 在 0.2 A g
-1的初始 3 個循環的恒電流放電/充電曲線。(c) P@NGCA 在 0.2 A g
-1下的長期循環特性。(d) 本作品與其他材料的比面積比較。(e) 紅P、NGCA 和 P@NGCA 的奈奎斯特圖。(f) P@NGCA 的倍率能力從 0.2 A g
-1到 2 A g
-1。
相關研究工作由合肥工業大學Hongfa Xiang課題組于2022年發表在 《Chem. Commun.》期刊上。原文：A high areal capacity sodium-ion battery anode enabled by a free-standing red phosphorus@N-doped graphene/CNTs aerogel。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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