Nitrogen-Doped Carbon for Red Phosphorous Based Anode Materials for Lithium Ion Batteries

阳极 材料科学 锂(药物) 碳纤维 离子 复合数 兴奋剂 氮气 无机化学 复合材料 化学 电极 有机化学 光电子学 物理化学 内分泌学 医学
作者
Jiaoyang Li,Yumin Qian,Li Wang,Xiangming He
出处
期刊:Materials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (1): 134-134 被引量:27
标识
DOI:10.3390/ma11010134
摘要

Serving as conductive matrix and stress buffer, the carbon matrix plays a pivotal role in enabling red phosphorus to be a promising anode material for high capacity lithium ion batteries and sodium ion batteries. In this paper, nitrogen-doping is proved to effective enhance the interface interaction between carbon and red phosphorus. In detail, the adsorption energy between phosphorus atoms and oxygen-containing functional groups on the carbon is significantly reduced by nitrogen doping, as verified by X-ray photoelectron spectroscopy. The adsorption mechanisms are further revealed on the basis of DFT (the first density functional theory) calculations. The RPNC (red phosphorus/nitrogen-doped carbon composite) material shows higher cycling stability and higher capacity than that of RPC (red phosphorus/carbon composite) anode. After 100 cycles, the RPNC still keeps discharge capacity of 1453 mAh g−1 at the current density of 300 mA g−1 (the discharge capacity of RPC after 100 cycles is 1348 mAh g−1). Even at 1200 mA g−1, the RPNC composite still delivers a capacity of 1178 mAh g−1. This work provides insight information about the interface interactions between composite materials, as well as new technology develops high performance phosphorus based anode materials.
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