随着化石能源的消耗，对环境造成不可逆的影响，开发环境友好的新型能源迫在眉睫，在发展新能源的同时，对能源存储装置的要求也越来越重要。其中在各种电化学能量存储装置里面，锂离子电池具有以下优点：具有工作电压高（3.6 V）、体积小、能量密度高、可重复使用、以及绿色环保等优势，已成为二次电池发展的热点方向之一[1]。
在电池体系中，电极材料直接决定了电池的整体性能。正极材料受本身容量较低的固有限制，因此开发高性能的负极材料更有意义。理想的负极材料应具有如下几个特征[2]：
（1）具有较低的氧化还原电位，能保证输出电压与能量密度的最大化；
（2）质量较轻，能够容纳锂离子，保证理论容量高；
（3）结构比较稳定，保证电池具有优异的循环稳定性；
（4）能稳定存在于电解液中；
（5）导电性高，离子迁移速度快；
（6）资源丰富、成本低、易制备、对环境无污染，且利于商业化等。
从当前的研究进展来看，LIBs负极材料可以分为三类[3]：首先是以钛酸锂和石墨为主的嵌入反应型负极材料；其次是Si基、P基、Sn基、Ge基、Sb基等合金化反应型负极材料；最后是过渡金属氧化物、金属硫化物/磷化物等转换反应型负极材料。
碳材料具有良好的导电性和稳定性，在阳极中掺入碳材料可有效提高磷基材料的快充能力。磷是一种具有多种结构的物质，且不同结构的磷原子有不同的共价键性质和排列方式，具有不同的微观结构和纳米结构。不同的晶体结构导致不同的物理化学性质、包括带隙、光吸收、电导率和材料稳定性等[4]。2007年，Park等人首次研究并发表了黑鳞（BP）用于锂离子电池负极材料的电池性能[5]，黑磷的储锂机制首次被提出。BP的理论比容量能够达到2596 mAh g-1，高于大多数的过渡金属二硫化物（TMDs）和过渡金属氧化物（TMOs）材料[6, 7]，且BP还具有较低的锂离子扩散势垒（0.08 eV）[8],使其具有比MoS2和石墨烯分别快102和104倍的锂离子扩散速率，从而表明其具有更快的充放电速率，更能够实现快充性能。这些优势使其成为下一代LIBs和其他电化学储能器件有发展前景的负极材料之一。
在磷碳（P/C）复合材料中，高导电性富碳材料的存在通过降低极化效应增强锂离子在阳极中扩散速率[9]，富碳材料也作为外部缓冲层来控制体积变化[10]。Cui的团队通过吸附和表面清洁方法设计了一种red-P/C纳米复合材料用于快充锂离子电池[11]。Red-P/C电极的平均厚度是21.5
µm，具有工业级别的面容量（在0.5 mA cm-2下面容量为3.5 mA h cm-2）。这个厚度比在相同面容量下的石墨（76.3 µm）和Li4Ti5O12（124.5 µm）都要小。Red-P/C纳米复合材料也表现出较长的循环寿命。在0.2 C下循环500圈后比容量为1625 mAh g-1，且具有90%的容量保持率。经过长时间循环后，red-P/C电极仍保持其形态完整性和电连通性，没有断裂或接触损失。在red-P/C纳米颗粒表面形成均匀而薄的固体电解质间相层（＜50 nm）。其内部的纳米结构空隙被很好的保留以缓冲体积膨胀。这些发现表明，red-P/C纳米复合材料在电极和颗粒水平上都具有坚固的结构，可以在相对高的电流密度下实现电池的循环和高比容量。Sun等提出在P/C复合材料中形成坚固的P-C键，可以最大限度地减少活性材料与碳导体之间的电接触损失，提高P/C复合材料的循环稳定性[12]。他们通过比较石墨、氧化石墨、炭黑和富勒烯四种常见的碳材料，研究了碳结构对形成稳定P-C键形成的影响。他们的研究结果表明，BP-石墨复合材料具有最大比例的P-C键，使其成为延长循环寿命和高倍率性能的锂离子电池负极材料的最佳选择，在0.2C下循环100圈后保持了惊人的高比容量（1849 mAh g-1）。而没有坚固P-C键的BP/石墨材料的容量仅在40圈后就迅速下降。然而，碳载体的高锂扩散势垒（0.34 eV）和非均质界面限制了P/C复合材料的快充能力[13]。为了解决这些问题，Sun等人最近通过球磨将电化学活性铋纳米颗粒加入到P/C复合材料中，以改善快充能力[14]，如图1-10（a）。Bi具有比P略高的初始锂化电位，使其能够作为一个适度的锂储层，在锂化过程中捕获锂。同时，Bi的初始氧化电位略低于P，使其在氧化过程中先于P脱出锂。此外，铋阳极具有低的Li+扩散势垒（0.08 eV）和优异的电子迁移能力。它与P的强相互作用促进了锂离子的迁移，同时减少了大的瞬态应力，并在高电流密度下捕获了可溶解的多磷酸盐。
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