用于可充电纳米电池的剪切剥离磷烯
材料科学
2015-09-01 v1
摘要
原子级厚度的黑磷（称为磷烯）的发现，使其有望作为石墨烯和过渡金属二硫化物的替代二维材料，尤其是作为锂离子电池（LIBs）的负极材料。然而，目前块体黑磷（BP）仍存在容量快速衰减的问题，导致可充电性能不佳。在此，我们首次利用原位透射电子显微镜（TEM）构建了纳米尺度磷烯 LIBs，并通过实时捕捉脱锂诱导的结构分解，观察了厚多层磷烯中的容量衰减机制，该结构分解降低了电导率，从而导致锂化 Li3P 相的不可逆性。我们进一步证明，少层磷烯成功规避了结构分解并保持优异的结构可恢复性，即使在经历多圈锂化/脱锂过程及伴随的巨大体积膨胀后依然如此。该发现为磷烯中厚度依赖的锂扩散动力学提供了新的实验见解。此外，我们开发了一种可扩展的液相剪切剥离路线来生产高质量超薄（单层或少层）磷烯，仅需使用高速剪切混合器，甚至仅需达到剪切速率阈值的家用厨房搅拌机即可实现，一旦未来可充电磷烯纳米电池能够实现工业化放大，这将为 LIBs 中的潜在大规模应用铺平道路。
引用
@article{arxiv.1508.07481,
title = {Shear-Exfoliated Phosphorene for Rechargeable Nanoscale Battery},
author = {Feng Xu and Binghui Ge and Jing Chen and Lin Huo and Hongyu Ma and Chongyang Zhu and Weiwei Xia and Huihua Min and Zhengrui Li and Shengli Li and Kaihao Yu and Feng Wang and Yimei Zhu and Lijun Wu and Yiping Cui and Litao Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.07481},
year = {2015}
}