$\beta$-Irida-Graphene：一种用于钠离子电池负极的新型二维碳同素异形体
材料科学
2025-08-07 v1
摘要
对可持续和高效储能的追求推动了将钠离子电池 (SIBs) 作为锂离子系统极具前景的替代方案的探索。然而，钠较大的离子半径带来了内在挑战，例如在传统电极材料中扩散缓慢和结构应变。作为解决这些局限性的一种贡献，本文在此引入了 -Irida-graphene (-IG)，这是一种衍生自 Irida-graphene 的新型二维 (2D) 碳同素异形体，其特征在于由 3、4、6、8 和 9 元碳环构成的多样化多边形晶格。通过密度泛函理论和从头算分子动力学模拟，-IG 展现出显著的热稳定性、动力学稳定性和机械稳定性，并具有本征导电特性和高效的钠离子迁移率（能垒 < 0.30 eV）。此外，钠离子的吸附在能量上是有利的，提供了高达 554.5 mAh/g 的预测比容量。所报告的研究结果表明，-IG 是下一代 SIBs 的良好潜在负极候选材料，具有高倍率性能和结构鲁棒性，并拓展了先进碳基电极材料的功能设计空间。
引用
@article{arxiv.2508.04506,
title = {$\beta$-Irida-Graphene: A New 2D Carbon Allotrope for Sodium-Ion Battery Anodes},
author = {José A. S. Laranjeira and Kleuton A. L. Lima and Nicolas F. Martins and Luiz A. Ribeiro Junior and Douglas S. Galvão and Luis A. Cabral and Julio R. Sambrano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04506},
year = {2025}
}