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紅磷作為鈉電池的高容量負極材料顯示了巨大的前景。這種在循環過程中遭受體積變化影響的電極可以通過一維納米材料得到有效改善。然而，1D紅磷的合成很少被研究和應用于鈉電池。

圖1. 材料的合成和表征

中科大錢逸泰院士、朱永春、Kangli Xu等首次提出了一種簡單的硒誘導方法來合成一維紅磷，并評估了其在鈉電池中的性能。作者首先在鈉離子電池中評估了與材料結構相關的摻雜規律和電化學性能。然后通過X射線吸收精細結構光譜（XAFS）對最佳纖維狀納米紅磷進行了深入的表征，通過理論計算構建了結構模型，并進一步研究了其在鈉金屬電池中的鈉離子擴散動力學和表面保護功能。

研究表明，少量的硒不僅可以從商業紅磷中誘導出高質量的纖維狀納米紅磷，而且對鈉離子傳導性也有質的提升。因此，最佳的纖維狀納米紅磷在倍率性能和循環穩定性方面分別優于傳統紅磷≈6倍和≈10倍。此外，結晶纖維狀的納米紅磷利用了一維納米材料的優勢，分散了充放電應力并緩沖了體積變化。

圖2. 通過鈉離子電池評估摻雜規律性

因此，作為鈉離子電池的負極，最佳的纖維狀納米紅磷在1C下循環2800次后顯示出90.1%的容量保持率，此外所得對稱電池的循環在低極化電壓（＜85 mV）下保持了1000小時以上的長期穩定。這種結晶性纖維狀納米紅磷通過摻雜硒顯示了電子結構的可調整性，導致磷的靈活化學狀態，其價位可調性可容忍在富Na或貧Na條件下的結構穩定性，這大大改善了鈉的儲存和運輸。

因此，最優的纖維狀納米紅磷用作鈉離子電池負極時在25C時顯示出1190 mA h g^-1的高容量，用于鈉金屬全電池時在30C時顯示出68 mA h g-1的高容量。

圖3. 受保護鈉金屬在對稱電池和全電池中的性能

Se-Induced Fibrous Nano Red P with Superior Conductivity for Sodium Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302444

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