4月23日訊，據中國科學院官網，隨著新能源汽車與大規模儲能系統對超快充、高容量電池的需求日益迫切，傳統石墨負極材料的電池性能已逼近理論極限。黑磷（BP）作為負極材料具有極高的儲鋰容量，卻因導電性差、反應動力學遲緩、充放電過程體積膨脹劇烈等固有缺陷，導致電池快充性能快速衰減。

近日，電工研究所馬衍偉團隊成功突破這一技術瓶頸，創新性提出晶格磷?氮（P?N）鍵工程化策略，實現了黑磷負極材料在超高倍率下的穩定充放電，對推動BP基快充電池的實際應用具有重要意義。

研究團隊從原子尺度出發，在黑磷負極晶格中精準構筑P-N鍵，利用其對相鄰磷-磷（P-P）鍵共價性的削弱作用，在鋰化過程中誘導局部鍵斷裂，活化P-P鍵，從而加速電荷傳輸，顯著提升了轉化反應的動力學性能。基于上述突破，團隊成功制備出以黑磷為負極、磷酸鐵鋰為正極的軟包電池，其能量密度達282瓦時／千克。該電池在高倍率充電條件下，僅需10分鐘即可充入理論容量的80％，且歷經數千次充放電循環后仍可穩定運行，展現出優異的快充循環耐久性。

該成果為下一代高能量密度、高功率儲能器件開辟了全新技術路徑，為我國快充動力電池、電網儲能及特種高倍率儲能裝備迭代升級提供了關鍵支撐，對推動新能源汽車與儲能技術跨越式發展、提升我國在先進儲能領域的國際競爭力具有重要戰略意義。

研究工作聯合澳大利亞皇家墨爾本理工大學共同完成，相關成果發表于《自然?通訊》。研究工作得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金、澳大利亞研究理事會（ARC）的支持。

P-N-P 結構快速反應動力學特性

黑磷電極在不同放電狀態下鋰離子濃度分布優越性