4月23日訊，據(jù)中國(guó)科學(xué)院官網(wǎng)，隨著新能源汽車與大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)超快充、高容量電池的需求日益迫切，傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料的電池性能已逼近理論極限。黑磷（BP）作為負(fù)極材料具有極高的儲(chǔ)鋰容量，卻因?qū)щ娦圆睢⒎磻?yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩、充放電過程體積膨脹劇烈等固有缺陷，導(dǎo)致電池快充性能快速衰減。

近日，電工研究所馬衍偉團(tuán)隊(duì)成功突破這一技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性提出晶格磷?氮（P?N）鍵工程化策略，實(shí)現(xiàn)了黑磷負(fù)極材料在超高倍率下的穩(wěn)定充放電，對(duì)推動(dòng)BP基快充電池的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

研究團(tuán)隊(duì)從原子尺度出發(fā)，在黑磷負(fù)極晶格中精準(zhǔn)構(gòu)筑P-N鍵，利用其對(duì)相鄰磷-磷（P-P）鍵共價(jià)性的削弱作用，在鋰化過程中誘導(dǎo)局部鍵斷裂，活化P-P鍵，從而加速電荷傳輸，顯著提升了轉(zhuǎn)化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性能?；谏鲜鐾黄?，團(tuán)隊(duì)成功制備出以黑磷為負(fù)極、磷酸鐵鋰為正極的軟包電池，其能量密度達(dá)282瓦時(shí)／千克。該電池在高倍率充電條件下，僅需10分鐘即可充入理論容量的80％，且歷經(jīng)數(shù)千次充放電循環(huán)后仍可穩(wěn)定運(yùn)行，展現(xiàn)出優(yōu)異的快充循環(huán)耐久性。

該成果為下一代高能量密度、高功率儲(chǔ)能器件開辟了全新技術(shù)路徑，為我國(guó)快充動(dòng)力電池、電網(wǎng)儲(chǔ)能及特種高倍率儲(chǔ)能裝備迭代升級(jí)提供了關(guān)鍵支撐，對(duì)推動(dòng)新能源汽車與儲(chǔ)能技術(shù)跨越式發(fā)展、提升我國(guó)在先進(jìn)儲(chǔ)能領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要戰(zhàn)略意義。

研究工作聯(lián)合澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)共同完成，相關(guān)成果發(fā)表于《自然?通訊》。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、澳大利亞研究理事會(huì)（ARC）的支持。

P-N-P 結(jié)構(gòu)快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性

黑磷電極在不同放電狀態(tài)下鋰離子濃度分布優(yōu)越性