具有三角双锥结构的NaxTiO2的第一性原理研究：对钠离子电池负极应用的洞察
材料科学
2019-07-16 v2
摘要
在迈向商业可行的钠离子电池（SIBs）之路上，迫切需求具有低电极电压、高比容量和优异倍率性能的的高效负极材料。为寻找新型SIB负极材料，我们利用第一性原理计算研究了具有前所未有五氧配位三角双锥（TB）结构的NaxTiO2化合物的电化学性能。在识别出四种不同的TB相后，我们优化了它们的晶体结构并计算了其能量学性质，如钠结合能、形成能、电极电势和Na离子迁移的活化能。计算表明，由于Na嵌入时体积变化相对较小（低于4%）、电极电压较低（低于1.0 V）且在x=1完全钠化时有可能实现约335 mAh/g的最高比容量，以及Na含量从x=0.125到x=0.5时活化势垒合理较低（低于0.35 eV），TB-I相是四种TB相中用于SIB负极材料的最佳选择。通过对钠化过程的电子态密度和电荷密度差分析，我们发现TB相中的NaxTiO2化合物由于电子从Na原子转移到Ti离子，从电子绝缘体变为电子导电材料，从而有序化了Ti 4+/Ti 3+氧化还原电对以供SIB运作。
引用
@article{arxiv.1901.02641,
title = {First-Principles Study on NaxTiO2 with Trigonal Bipyramid Structures: An Insight into Sodium-Ion Battery Anode Application},
author = {Song-Hyok Choe and Chol-Jun Yu and Kum-Chol Ri and Jin-Song Kim and Un-Gi Jong and Yun-Hyok Kye and Song-Nam Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.02641},
year = {2019}
}