Li离子电池负极材料石墨炔在B,N掺杂调控下的储Li性能优化

作     者：蔡梦圆 唐春梅 张秋月 Cai Meng-Yuan;Tang Chun-Mei;Zhang Qiu-Yue

作者机构：河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学理学院南京210098 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2019年第68卷第21期

页      面：55-64页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2019B44214,2018B19414) 江苏省自然科学基金(批准号:BK20161501) 江苏省六大人才高峰项目(批准号:2015-XCL-010) 南京大学固体微结构物理国家重点实验室第三十二批开放课题(批准号:M32055)资助的课题 

主　　题：石墨炔 B掺杂 N掺杂 储锂 密度泛函理论 

摘      要：一种理想的Li离子电池负极材料需要具有较高的储Li容量和较低的体积膨胀比.本文应用密度泛函理论研究了二维多孔石墨炔在B,N原子掺杂调控后作为Li离子电池负极材料时的储Li性能.计算结果表明,B在石墨炔结构中的掺杂可以增强Li与石墨炔之间的吸附作用,储Li容量可以增加到2061.62 mAh/g,与未掺杂单层石墨炔相比增加了2.77倍.同时,B掺杂降低了Li在垂直于石墨炔平面方向上的扩散能垒,而面内扩散能垒提高了0.1 eV.N掺杂降低了Li与石墨炔之间的相互作用,但增加了Li的稳定位点,储Li容量增加到了1652.12 mAh/g,同时,Li在石墨炔上的扩散性能大大提高,在平面内扩散能垒降至0.37 eV,因此N掺杂石墨炔的充放电性能得到较好提升.因此,B,N掺杂可从不同方面提升石墨炔作为Li电池负极材料时的储Li性能.该研究可以为开发良好的储Li负极材料提供一个良好的研究思路,为实验工作者提供理论依据.