离子电池中阳极的电化学性能对Ge兴奋剂度的影响:一项第一原则研究
Jun Song1,2, Mingjie Jiang1, Jodie A Yuwono2
1College of Energy and Power Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450000, Henan, China. songjun@zzuli.edu.cn.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|November 7, 2023
概括
在二维 - 合金中使用 (Ge) 兴奋剂可以通过优化扩散和理论容量来提高离子电池阳极性能. 谨慎的Ge度是成本效益高,高性能储能材料的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 二维 (2D) 材料为离子电池 (LIB) 阳极提供了有前途的性能,包括大表面积和最小的体积变化.
- 二维- (SiGe) 合金是有吸引力的阳极候选物,但 (Ge) 的高成本阻碍了大规模生产.
- 在2D SiGe中优化Ge兴奋剂对于平衡性能提升和成本降低至关重要.
研究的目的:
- 系统地研究地质兴奋剂度对2DSiGe的结构和电化学性质的影响.
- 为了确定最佳的Ge兴奋剂水平,以改善二维SiGe阳极中的离子扩散,理论容量和电导率.
- 为设计先进的2D基阳极材料提供理论指导.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 的计算被用来建模和分析二维SiGe结构.
- 模拟的重点是评估 (Li) 原子扩散路径和能量障碍.
- 理论容量和电导率被评估为Ge度的函数.
主要成果:
- 与纯相比,2D SiGe中的低 Ge 度可以增强水平和垂直的 Li 扩散.
- 过度的Ge增加了Li扩散能量屏障并降低了理论容量;Si6Ge2显示了有利的平衡.
- 增加Ge度提高了完全化2DSiGe的电导率,解决了一个关键的限制.
结论:
- 在二维SiGe合金中进行Ge注可以显著调整LIB阳极的电化学性能.
- Si6 Ge2 呈现为具有高理论容量和低扩散障碍的有前途的化合物.
- 这项研究为开发具有成本效益和高性能的2D基阳极材料提供了宝贵的理论见解.
