超越锂离子电池：碱性及其他碱金属元素可能拥有有效电极吗？探索表面修饰少层石墨烯的离子嵌入及层数与阶的影响

在寻求更佳储能解决方案的过程中，设计有效电极的作用至关重要。先前的研究表明，使用单面氟化石墨烯等材料可以提高少层石墨烯（FLG）中离子插入的稳定性，这对于我们超越锂离子电池至关重要。钠和钾等在地球上更丰富的替代品看似很有前景，但仍需深入研究这些离子如何分阶段插入电极。我们的研究集中于最初的三个碱金属（Li、Na、K）和碱土金属（Be、Mg、Ca）。利用密度泛函理论（DFT）进行高级计算，我们研究了这些离子在不同插入阶段与修饰石墨烯的相互作用。该方法提供了更精确的电学数据，并帮助我们理解其中复杂的相互作用。具体而言，我们发现了一个在能量上有利的离子插入新位点。我们还探索了修饰石墨烯表面如何影响不同尺寸和电荷的离子，并考察了石墨烯层数对这些相互作用的影响。我们的发现对于开发可替代锂离子电池的新材料至关重要，并为通过离子阶和表面修饰调整电池设计中的电学性质奠定了基础。