基于第一性原理计算预测锗掺杂石墨烯作为锂离子电池有前景的负极材料
材料科学
2018-12-14 v1
摘要
寻找高容量电极材料是发展锂离子电池（LIBs）的关键挑战。石墨烯曾被视为有前景的候选材料，但结果表明其过于惰性而难以与Li相互作用。本文利用第一性原理计算预测，近期实验中已实现、称为Germagraphene的锗掺杂石墨烯是一种有前景的LIB负极材料。我们发现，在对应于化学式C17Ge的最佳Ge浓度下，Germagraphene的比容量可高达1734 mAh/g，超过石墨的四倍。我们表明该材料在Li吸附前后均具有导电性。我们还研究了Li在Germagraphene上的扩散过程，发现扩散势垒较低（~0.151 eV），意味着快速的Li扩散。计算所得的平均嵌入电势非常低（~0.03 V），有利于提升全电池的工作电压。此外，在Li嵌入过程中，材料的晶格变化很小（~0.48%），意味着良好的循环性能。这些结果表明Germagraphene可成为一种有前景的高容量LIB负极材料。
引用
@article{arxiv.1810.02498,
title = {Germagraphene as promising anode material for Lithium-ion batteries predicted from first-principles calculations},
author = {Junping Hu and Chuying Ouyang and Shengyuan A. Yang and Hui Ying Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.02498},
year = {2018}
}