新一代高容量、長(cháng)壽命鋰離子電池負極“紅磷-石墨烯”納米復合材料

      針對這一問(wèn)題，最近美國賓夕法尼亞州立大（ThePennsylvaniaStateUniversity）王東海教授領(lǐng)導的，以于昭新、宋江選為主的科研梯隊發(fā)明了一種新型鋰離子電池負極材料：'紅磷-石墨烯'納米復合材料。該種材料是由紅磷和石墨經(jīng)球磨制備得到。紅磷化學(xué)穩定性高，廉價(jià)易得，而且環(huán)境友好。其作為鋰離子電池負極材料的理論容量可達2600mAh/g，7倍于商用石墨電極。石墨/石墨烯因其極高的電子電導率被引入到該體系中以提升納米復合材料整體的電子電導率。在高速球磨過(guò)程中，微米級的紅磷顆粒被打碎至納米級。石墨在球磨過(guò)程中剝離為大比表面積的石墨烯。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間機械力作用，石墨烯相互搭接形成一個(gè)緊密結合的三維導電網(wǎng)絡(luò )，而納米級紅磷顆粒均勻分散在該網(wǎng)絡(luò )中。紅外光譜（InfraredSpectroscopy）測試顯示，紅磷和石墨烯以'磷-氧-碳（P-O-C）'的化學(xué)鍵形式結合在一起，這又為該材料出眾的電池性能提供了保證。在室溫下，該納米復合材料的放電容量可達1400mAh/g，4倍于現行商用化鋰離子電池負極材料?石墨。經(jīng)過(guò)300周的循環(huán)，放電容量仍然能保持在60%以上。高溫環(huán)境（60°C）對于現行商用鋰離子電池仍是很大的挑戰。而該種材料，在60°C下，放電容量可進(jìn)一步提升至1650mAh/g。經(jīng)過(guò)200周循環(huán)，放電容量保持率可在70%以上。

      高容量，長(cháng)壽命，價(jià)格低廉的原材料，適宜工業(yè)化生產(chǎn)的合成方法，這些因素都促使新型'紅磷-石墨烯'納米復合材料成為下一代鋰離子電池負極材料的選擇。