红磷具有很高的理论钠容量，已被认为是钠离子电池的候选负极材料。与锂离子电池的硅负极相似，红磷的电化学性能也受到了大体积氧化的限制。

有鉴于此，南加州大学Yihang Liu，周崇武教授，克莱姆森大学Kai He，浙江大学贾铮研究员报道了通过相应的化学机械模拟对合成的红磷浸渍的碳纳米纤维进行了原位透射电子显微镜分析。结果表明，氧化后的红磷变得软化，具有“液体状”的机械性能，并且具有优异的延展性和抗粉碎性。

文章要点

1）为了研究P_red的形成过程和容量衰减机理，研究人员合成了P_red浸渍的碳纳米纤维复合材料（P_red@CNF），其一维结构使其非常适合观察P_red的形成过程，并且高导电率的CNF壳可以用作作为电子途径来改善P_red的电荷转移动力学。

2）研究人员采用原位透射电子显微镜（TEM）分析了P_red@CNF的成膜过程表明，在成膜过程中，P_red颗粒变软了，具有“类液体”的机械性能，相应的化学机械模拟表明，在锂离子化学中，P_red的体积变化和断裂比硅负极要少得多。研究表明，易分解性降低的主要原因是在高反应性的含磷化合物形成过程中发生了副反应。

3）研究表明，合成P_red@CNF复合材料的包封设计策略可有效避免P_red负极在长期循环过程中发生不利副反应：P_red@CNF负极在500个循环中以0.1 A g^-1的电流密度下，具有约1850 mAh g^-1的比容量，同时，在1 A g^-1速率下，进行5000次循环后，仍具有超过1000 mAh g^-1的容量。

Liu, Y., Liu, Q., Jian, C. et al. Red-phosphorus-impregnated carbon nanofibers for sodium-ion batteries and liquefaction of red phosphorus. Nat Commun 11, 2520 (2020).

DOI：10.1038/s41467-020-16077-z

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16077-z