铁砷单层作为锂离子电池阳极材料：基于第一性原理的研究
材料科学
2025-01-28 v1
摘要
本理论研究深入探讨了两种六方铁砷单层材料 1T-FeAs 和 1H-FeAs 的结构、电子和电化学性质，聚焦其作为锂离子电池阳极材料的潜力。先前的研究指出 1T-FeAs 在室温下具有铁磁性。我们的计算结果表明，两种相都表现出金属行为，具有自旋polarized电子能带结构。电化学研究显示，1T-FeAs 单层相对于 Li 离子比 1H-FeAs 相具有更好的离子导电性，归因于其较低的活化能 0.38 eV。这一特征表明其更快的充放电速率。两种 FeAs 相的理论容量相当，均为 374 mAh/g，超过了商业化石棉负极。对于最大 Li 原子吸附，1H-FeAs 和 1T-FeAs 的平均开路电压分别为 0.61 V 和 0.44 V。两种相在最大吸附 Li 原子时的体积膨胀也远小于商业化使用的负极材料如石墨。进一步地，Li 原子吸附到 1H-FeAs 上会引起从铁磁到反铁磁的显著转变，对电子能带结构的影响很小。相比之下，原始状态的 1T-FeAs 因 Li 吸附而几乎不受影响。总结来说，1T-FeAs 和 1H-FeAs 单层材料作为锂离子电池阳极材料具有巨大的潜力，为理解其电化学性能及 Li 吸附后的相变行为提供了宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.2501.15161,
title = {Iron-Arsenide monolayer as an anode materials for Lithium-ion batteries: A first-principles study},
author = {Ajay Kumar and Prakash Parida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15161},
year = {2025}
}