Red Phosphorus@SnSe 0.5 S 0.5 Core‐Shell Heterostructure Enables Superior Sodium Storage via Synergistic Ion Diffusion and Polyphosphides Trapping

材料科学 扩散 俘获 异质结 离子 芯(光纤) 壳体(结构) 纳米技术 光电子学 无机化学 化学物理 热力学 复合材料 化学 冶金 物理 生物 量子力学 生态学
作者
Wanru Wang,Xiangdong Ma,Yu Xie,Ruiqi Li,Jirong Mou,Jüjun Yuan,Zhi Sun,Wei Jin,Xiaokang Li,Jun Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (50) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202510369
摘要

Abstract Red phosphorus (RP) has emerged as a highly promising anode material for sodium‐ion batteries (SIBs), mainly due to its affordability, remarkable theoretical specific capacity (≈2600 mAh g⁻¹), and relatively low sodiation voltage (≈0.4 V versus Na/Na⁺). However, the widespread application of RP is severely limited by several inherent drawbacks, including its poor electronic conductivity, dissolution of polyphosphides during cycling, and substantial volumetric expansion that occurs upon sodiation. To address these challenges, a novel core‐shell heterostructure of RP@SnSe 0.5 S 0.5 is developed and anchored onto 3D N‐doped graphene (3DNG) layer using a simple solvothermal synthesis method. Both experimental results and first‐principles calculations demonstrate that the improved electrochemical performance can be primarily attributed to the increased ion diffusion facilitated by the heterostructure interface and the strong chemical interaction with polyphosphides, which stabilize the RP during cycling. The RP@SnSe 0.5 S 0.5 /3DNG exhibits a high‐rate capacity of 492.7 mAh g⁻¹ at 10 A g⁻¹, and it maintains a remarkable 96.9% of its initial capacity after 1500 cycles, showcasing its unprecedented cycling stability. This study highlights the potential of tailoring advanced heterostructures and support matrices for designing high‐performance P‐based anode materials in SIBs applications.
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