作为锡的一种磷化物，Sn4P3理论比容量高，拥有层状晶体结构和准金属特性，被认为是一种极具前景的钾离子电池负极材料。该材料在储钾过程中遵循转换和合金两种反应机制，当反应产物为K3P和KSn时，其对应的理论容量为614 mAh g?1。尽管理论容量比较高，但在钾离子嵌入/脱嵌过程中严重的体积膨胀仍是Sn4P3面临的主要挑战。
近日，南京师范大学周小四教授（通讯作者）等人采用高能球磨法将超小的Sn4P3纳米颗粒包埋在多层石墨烯（MGS）片层中，得到Sn4P3/MGS复合材料用于高性能钾离子电池负极。其中，超小且均匀分布的Sn4P3纳米颗粒和高导电性的多层石墨烯片极大地促进了电极内离子和电子的传输，且多层石墨烯片作为包覆层则有效地缓解了Sn和P在循环过程中的结构坍塌，保证了材料结构的完整性。经过进一步组分优化后得到了性能最佳的Sn4P3/MGS-80复合物，该复合物在作为钾离子电池负极时在0.1 A g?1的电流密度下经100圈循环后比容量为393.3 mAh g?1，当电流密度提高到2 A g?1，其比容量仍有215.7 mAh g?1。
该论文以“Sn4P3 nanoparticles confined in multilayer graphene sheets as a high-performance anode material for potassium-ion batteries”为题发表在期刊 Journal of Energy Chemistry 上，第一作者为南京师范大学博士生杜忆忱。
