Красный фосфор привлекает внимание как многообещающий анодный материал для литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) благодаря высокой теоретической емкости 2596 мАч/г. Однако плохая проводимость и сильное увеличение в объеме при взаимодействии с ионами лития приводят к быстрой потере емкости и разрушению электрода в процессе циклирования. Нивелировать эти проблемы может создание нанокомпозитных материалов с углеродной компонентой, в качестве которой можно использовать коммерческие однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ).

Долговременная циклируемость для ОУНТ только с внутренним фосфором (P@SWCNTs) и только с поверхностным фосфором (SWCNTs/P).

Специалисты Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН (ИНХ СО РАН) и Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН) исследовали электрохимические характеристики ОУНТ с красным фосфором, нанесенным на внешнюю поверхность нанотрубок и/или инкапсулированным во внутренние каналы ОУНТ. Показано, что ОУНТ, содержащие только инкапсулированный фосфор, демонстрируют более высокие скорости реакции, небольшую потерю начальной емкости и превосходную стабильность, что связано с синергетическим эффектом высокоемкостного фосфора и проводящих ОУНТ, отсутствием неактивного осадка окисленного фосфора и наличием нескольких каналов для диффузии ионов лития к инкапсулированному фосфору.

Выполнено при финансовой поддержке проекта РНФ №22-13-00219 и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

Публикация: «Single-Walled Carbon Nanotubes with Red Phosphorus in Lithium-Ion Batteries: Effect of Surface and Encapsulated Phosphorus», Anna A. Vorfolomeeva, Svetlana G. Stolyarova, Igor P. Asanov, Elena V. Shlyakhova, Pavel E. Plyusnin, Evgeniy A. Maksimovskiy, Evgeniy Yu. Gerasimov, Andrey L. Chuvilin, Alexander V. Okotrub, Lyubov G. Bulusheva // Nanomaterials 2023, V. 13, № 1, Р. 153. DOI: 10.3390/nano13010153.

Источник: Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН.