P掺杂生物炭棉纤维硅负极

三维连续导电网络

以生物炭棉纤维为骨架，该负极构建了全电极连续导电网络，与简单混合导电剂形成的局部导电位点有本质区别，兼顾导电与结构完整性。

曹俊 · Jianhong, Gao · 王锟 · Wu, Zhuoying · Xinxin, Zhu · Han, Li · 凌敏 · 梁成都 · Chen J.

Journal of Materials Science and Technology 2024

参数信息

循环容量

1777.15 mAh g⁻¹

倍率容量

1244.24 mAh g⁻¹

技术优势

导电网络连续

不同于简单混合导电剂形成的局部导电位点，该三维网络在宏观层面确保整个电极的导电性，从而提升倍率性能。

结构完整性好

生物炭棉纤维网络作为骨架，抑制硅的体积膨胀，保持电极结构稳定，从而实现长循环寿命。

成本低且环保

使用废弃棉纤维为原料，通过简单碳化和P掺杂制备，替代昂贵的碳材料，同时实现废物利用。

锂离子扩散快

第一性原理计算表明，P掺杂调整了纤维的电子微结构和电荷重排，促进了Li⁺的快速扩散，有利于高倍率性能。

应用场景

• 硅基负极：用生物炭纤维网络替代传统碳包覆，同时解决硅的导电和膨胀问题。
• 高能量密度电池：高容量硅负极（1777.15 mAh g⁻¹）显著提升电池能量密度。
• 电动汽车动力电池：优异倍率性能（1244.24 mAh g⁻¹ at 2.0 C）满足动力电池快速充放电需求。
• 柔性储能器件：棉纤维衍生碳网络柔韧性好，可适应柔性器件的弯曲变形。