磷烯作为高性能锂离子电池负极材料：第一性原理研究与实验测量
材料科学
2016-07-04 v1
摘要
从第一性原理计算和实验测量两方面系统研究了磷烯作为高性能锂离子电池负极材料的前景。通过锂吸附能景观计算了锂原子沿磷烯层各方向的扩散能垒。结果表明，锂原子沿磷烯谷地的锯齿形方向的扩散迁移率比其他方向快约 7 到 11 个数量级，表明其超快且各向异性的扩散性。在考虑各种 Li_nP_16 构型（n=1~16）的情况下研究了磷烯中的锂插入。结果发现磷烯每个磷原子可容纳至多一个锂原子（即 Li_16P_16），单层磷烯的理论锂容量预测值可达约 865 mAh/g。我们对几层磷烯网络的实验测量表明，即使经过 50 次循环，锂容量仍可达到约 453 mAh/g 的可逆稳定值。特别地，在高锂浓度（例如 L_i_xP 中 x=1）下未观察到锂簇集，且磷烯结构在锂嵌入过程中保持可逆。我们的结果清楚地表明磷烯有望作为高性能锂离子电池的新型负极材料。
引用
@article{arxiv.1607.00317,
title = {Phosphorene as an Anode Material for High Performance Lithium-Ion Battery: First Principle Study and Experimental Measurement},
author = {Congyan Zhang and George Anderson and Ruchira Ravinath Dharmasena and Gamini Sumanasekera and Ming Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.00317},
year = {2016}
}
备注
52 pages, 5 tables, 14 figures