مركب فسفورين-غرافيت عالي الكثافة ومستقر في الهواء نحو خصائص متقدمة لتخزين الليثيوم

لقد أثار الفسفورين، وهو فسفور أسود أحادي الطبقة أو قليل الطبقات (BP)، اهتمامًا علميًا قويًا مؤخرًا لتطبيقات بطاريات أيون الليثيوم/الصوديوم (LIBs/SIBs). ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات بشأن التصنيع على نطاق واسع، والاستقرار السيئ في الهواء. هنا، نبلغ عن تخليق الفسفورين بعائد عالٍ مع بلورية جيدة وتوزيعات حجم قابلة للتعديل من خلال تقشير المرحلة السائلة لفسفور BP الكتلي في الفوراميد. بعد ذلك، يتم إعداد مركب متراص من الفسفورين والغرافيت (PG-SPS، بكثافة تعبئة مقدارها 0.6 غرام سم −3) من خلال عملية بسيطة وسهلة التوسع وهي عملية تتصلب البلازما الشرارية (SPS). عند استخدامها كمواد أنود لبطاريات LIBs، تظهر PG-SPS كفاءة كولومبية محسّنة بشكل كبير في الدورة الأولى (60.2%) مقارنة بالفسفورين (11.5%) ومركب الفسفورين والغرافيت غير المتراص (34.3%)، وسعة نوعية عالية (1306.7 مللي أمبير ساعة غرام −1) وسعة حجميه (256.4 مللي أمبير ساعة سم −3)، وقدرات معدل جيدة (مثل 415.0 مللي أمبير ساعة غرام −1 عند 10 أمبير غرام −1) بالإضافة إلى عمر دورة طويل ممتاز (91.9% احتفاظ بعد 800 دورة عند 10 أمبير غرام −1). من المهم، أن يتم تحقيق استقرار هوائي ممتاز لـ PG-SPS خلال فترة المراقبة لمدة 60 يومًا في الحفاظ على خصائص تخزين الليثيوم العالية. على العكس، تم أكسدة 95.2% من BP في عينة PG بعد 10 أيام فقط من التعرض للبيئة، مما أدى إلى تدهور كبير في الخصائص الكهروكيميائية.