卫诗倩1,2,3,李佳妮1,邱梅1,李纤1,陈茂霞1,范强1,2,唐凡1,2,范未峰1,2,胡育1,2
1. 乐山师范学院新能源材料与化学学院
2. 乐山西部硅材料光伏新能源光伏产业技术研究院 3. 材料腐蚀与防护四川省重点实验室
WEI Shiqian1,2,3, LI Jiani1, QIU Mei1, LI Xian1, CHEN Maoxia1, FAN Qiang1,2, TANG Fan1,2, FAN Weifeng1,2, HU Yu1,2
1. School of New Energy Materials and Chemistry, Leshan Normal University
2. Leshan West Silicon Materials Photovoltaic and New Energy Industry Technology Research Institute
3. Material Corrosion and Protection key
Laboratory of Sichuan province
摘要: 硅烯作为碱金属离子电池负极材料具有一定潜力,然而受到sp2-sp3杂化影响结构稳定性较差且导电性不佳,难以满足实际应用要求。据报道与二硫化锡复合或者硼掺杂可以解决上述问题,但目前这两种改性方法对硅烯其他性能的影响尚不清楚,不利于有效设计材料的原子结构。考虑到碱金属原子吸附及迁移的难易程度是评价负极材料性能的重要因素,本文基于第一性原理研究了硅烯与二硫化锡复合并引入硼元素对锂/钠原子吸附及迁移行为的影响。根据吸附能可知锂/钠原子均能够稳定地吸附于材料表面,这归因于二者之间的电荷转移促使了化学键的形成。然而,在不同基底材料表面上成键情况存在差异,使得锂/钠原子吸附及迁移行为受到影响。对于硅烯表面,与二硫化锡复合可以增强硅与锂/钠之间的成键作用,导致吸附能和迁移能垒降低,有利于促进锂/钠原子的吸附和迁移;而硼元素的引入虽能够通过新键的形成进一步降低吸附能,但会使迁移能垒升高。对于二硫化锡表面,两种材料的复合或在其中引入硼元素对锂/钠原子的成键情况影响较小,迁移能垒无明显变化。以上结果说明硅烯和二硫化锡的复合材料性能最佳:在硅烯表面上锂/钠原子的吸附和迁移更加容易,且二硫化锡面在增强对锂/钠原子吸附作用的同时较好地维持了它们的迁移能力。本论文的研究内容有助于了解不同改性方法对碱金属原子吸附及迁移行为的影响,为合理设计负极材料的原子结构提供理论依据。
中图分类号:
TrendMD: