【摘要】 迁移能垒是区分FeP中K和Na扩散的关键因素。

在过去的几十年里，人类社会对自然资源的过度利用造成了一系列的能源和环境问题。开发电化学储能装置势在必行。

 

锂离子电池因其能量密度高、寿命长等优点，在便携式电子设备和电动汽车中得到了广泛的应用。然而，由于市场需求的快速增长和锂资源的短缺，寻求低成本、高性能和高安全性的替代品至关重要。

 

早期，Al、Mg和Zn被认为是Li的替代品，但由于它们比锂价高、半径小，容易与阴离子结合，不能自由地从晶体结构中插入和逃逸，而且它们在电解质中有很强的溶剂效应。

 

目前，钾/钠离子电池(KIB或SIB)因其资源丰富、价格低廉、插层与Li相似、氧化还原电位接近Li/Li+ (-3.04 eV) (K/K+的氧化还原电位为-2.93 eV, Na/Na+的氧化还原电位为-2.71 eV)而备受关注。

 

FeP/C复合材料具有良好的循环稳定性和速率能力。FeP/C复合材料在50 mA g-1时的放电容量为288.9 mAh g-1，在500 mA g-1的高电流密度下仍具有112.52 mAh g-1。

 

与SIB相比，它在KIB中表现出更好的速率性能。然而，Na/K在FeP中的扩散与其速率性能的关系尚不清楚。

 

我们的实验采用碳包覆FeP来缓解循环过程中较大的体积变化，因此Na/K在FeP/C中的扩散发生在FeP中，与碳无关，因此Na/K在FeP/C中的扩散可以理解为在FeP中的扩散。

 

迁移能垒是区分FeP中K和Na扩散的关键因素。Na–P / K–P键的长度，Na / K和FeP之间随之产生的结合能以及过渡态的局部结构构成了迁移能垒，KIBs中FeP/C的速率性能优于SIBs[1]。

 

[1] Hongwei Fan, Wenting Li, Hezhuan Wei, Shengli An, Xinping Qiu, and Guixiao Jia. Na/K Diffusion in FeP as an Anode Material for Ion Batteries. The Journal of Physical Chemistry C 2020 124 (12), 6495-6501

 

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