评估锂离子电池碳基负极：电荷转移结合的统一描述
介观与纳米尺度物理
2015-06-18 v2 材料科学
摘要
碳基锂离子电池负极的许多关键性能特征很大程度上取决于锂（Li）与sp2碳（C）之间的结合强度，这种结合强度会随着基底结构、化学性质和形态的细微变化而发生显著变化。在这里，我们使用密度泛函理论计算来研究Li与各种sp2碳基底（包括原始、缺陷和应变石墨烯；平面碳簇；纳米管；碳边缘；以及多层堆叠）的相互作用。在几乎所有情况下，我们发现Li-C结合能与填充基底内先前未占据电子态所需的功之间存在普遍的线性关系。这表明锂容量主要由两个关键因素决定——即本征量子电容限制和费米能级的绝对位置。这个简单的描述符允许仅基于基底电子结构直接预测候选碳材料中的Li-C结合能和相关的电池特性。它进一步为设计更有效的碳基负极提供了具体指导。该方法应广泛适用于平面基底上的电荷转移吸附，并为超级电容器和催化剂设计中已确立的原理提供了现象学联系。
引用
@article{arxiv.1401.6671,
title = {Assessing carbon-based anodes for lithium-ion batteries: A universal description of charge-transfer binding},
author = {Yuanyue Liu and Y. Morris Wang and Boris I. Yakobson and Brandon C. Wood},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.6671},
year = {2015}
}
备注
accepted by Physical Review Letters