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    随着科技的发展，各个领域对电池性能的要求也越来越高，而影响电池性能的主要因素取决于电极材料。近年来，开发具有低成本，高能量密度和长循环寿命的钠离子电池新型负极材料成为研究重点。过渡金属磷化物（TMPs）具有较高的理论储钠容量，但由于其电导率低和嵌钠/脱钠后的体积膨胀，引起材料的倍率性能较差。将TMPs与碳材料复合或缩小其特征尺寸被认为是解决上述问题的有效方法。然而，表面控制的电容行为在电池容量贡献中普遍占主导地位，这不可避免地损失了充放电平台，降低了全电池结构的工作电位窗口，然而这一问题很少引起人们关注。

   近日，赵玉峰教授团队利用金属有机框架（Metal-Organic Frameworks，MOF）材料中金属离子（原子）与有机配体之间自组装形成的多孔结构，通过一步碳化/磷化的方法，将FeP量子点限制在P掺杂的三维八面体碳骨架/碳纳米管中（FeP@OCF）。这种自限域生长的方法不仅降低了FeP纳米颗粒的尺寸，缩短了离子的传输路径，提高了材料的倍率性能；而且有效的缓解了FeP颗粒在生长过程中的团聚效应，避免了在充放电过程中因较大的体积膨胀引起的电极材料粉化问题，从而增强了材料的稳定性。同时，在合成MOF的过程中，氮掺杂碳纳米管的引入构筑了三维导电网络结构，提高了复合材料的导电性，加快了电子/离子传输，提升了整个材料的循环和倍率性能。因此，将其作为钠离子电池负极材料，在0.1 A g-1的电流密度下可实现647 mAh g-1的可逆容量，即使在20 A g-1的大电流密度下容量仍高达224 mAh g-1，表现出超高的倍率性能。与纯的FeP相比，FeP@OCF材料无论是在平台区容量还是斜坡区容量均有明显提高。另外，通过原位透射电镜，我们实时观察到FeP@OCF在充电过程中的并没有明显的体积膨胀现象，通过分析原位选区衍射电子图像数据，进一步证实了FeP@OCF对钠离子的嵌入/转换反应机制。基于FeP@OCF优异的半电池性能，我们将Na3V2(PO4)3作为正极材料， FeP@OCF为负极材料组装钠离子全电池，在227 W Kg-1的功率密度下可实现184 Wh Kg-1的能量密度，表现出FeP@OCF潜在的应用价值。

该工作所设计的由MOF限域作用将FeP量子点限制在P掺杂的三维八面体碳骨架/碳纳米管材料，在钠离子半电池中表现出优异的倍率性能，并在全电池测试中实现较高的能量密度，这一工作为磷化物的全电池设计及实际应用提供了新的设计途径。相关论文以FeP quantum Dots Confined in Carbon Nanotube-Grafted P-doped Carbon Octahedra for High Rate Sodium Storage and Full-Cell Applications为题目在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201909283)上，第一作者为燕山大学环境与化学工程学院博士生史姗姗。