硼磷烯作为具有大容量和高倍率性能的钠离子电池狄拉克负极材料
材料科学
2020-09-01 v1
摘要
由于钠在地球上的本质安全性与丰富储量,钠离子电池(SIBs)作为锂离子电池(LIBs)的潜在低成本储能替代方案已引起广泛关注。为开发具有竞争力的SIBs,具备大容量和快速离子扩散的高效负极材料不可或缺。本研究基于密度泛函理论计算,提出一种二维(2D)狄拉克单层材料——硼磷烯(borophosphene)——可作为高性能SIBs的有前景负极材料。我们探究了Na吸附与扩散、最大比容量、开路电压、循环稳定性以及结合Bader电荷分析的电子性质。研究发现硼磷烯能以-0.838 eV的吸附能自发吸附Na原子。0.221 eV的低扩散能垒表明其具有快速离子导电性。更有趣的是,硼磷烯可实现1282 mAh/g的最大比容量,这是已报道的SIBs二维负极材料中最大值之一。估算的平均电压低至0.367 V,意味着该负极材料具有合适的电压。嵌钠硼磷烯的金属性、微小表面膨胀和良好动力学稳定性带来了高电导率和有利的循环性。上述优势表明硼磷烯可用作SIBs的狄拉克负极材料,具备大比容量、高倍率性能和良好循环性的优异表现。
引用
@article{arxiv.2005.05580,
title = {Borophosphene as a promising Dirac anode with large capacity and high-rate capability for sodium-ion batteries},
author = {Yang Zhang and Er-Hu Zhang and Ming-Gang Xia and Sheng-Li Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.05580},
year = {2020}
}