离子电池和储能材料研究案例集(二)

Posted · Add Comment

更多相关文章:


增强多壁碳纳米管层间的钠离子存储

本文报道了一种利用多壁碳纳米管(MWCNT)作为钠离子电池活性阳极材料的有效方法,即通过增加多壁碳纳米管(MWCNT)外层的层间距离来实现。采用密度泛函紧束缚(DFTB)分子动力学模拟方法研究了其性能的提高。通过范德华修正的密度泛函理论计算,发现钠原子与部分膨胀的碳纳米管(PECNT)形成稳定的键合,结合能为-1.50ev,其中钠原子被固定在两个连续的碳纳米管中的两个六边形之间。波函数和电荷密度分析表明,这种结合本质上是物理吸附。这种较大的结合能放热特性有利于PECNT与钠原子之间的稳定键合,从而有助于提高电化学性能。在实验工作中,利用Hummer方法设计了具有膨胀夹层的MWCNT的部分开孔结构。研究发现,官能团的引入使碳纳米管的外层少数部分打开,而内部核心保持不变。这种性能的提高是由于碳纳米管中间层的膨胀,为钠离子的吸附和插层提供了足够的活性中心。PECNT在电流密度为20 mAh g-1时,比容量为510 mAh g-1,约为相同电流密度下原始MWCNT比容量的2.3倍。与其他碳基材料相比,这种比容量更高。PECNT在电流密度为200mA h g-1时,循环稳定性良好。基于我们的实验和理论结果,我们提出了在碳纳米管中储存钠离子的另一种前景。


Ge-Air 电池中不同掺杂类型和浓度的Ge(100)和Ge(111)负极的表面钝化

本文采用密度泛函理论对不同掺杂类型和浓度的Ge-air电池中Ge(100)和Ge(111)表面钝化进行了分析。与Ge(111)负极相比,Ge(100)负极与GeO2层结合能大,表面钝化受到抑制。同时,掺杂会阻碍Ge负极上GeO2层的形成,特别是p型掺杂,如B。p型Ge(100)/GeO2和Ge(111)/GeO2之间静电电位差和投影局域态密度的不同也揭示了它们在Ge-air电池中性能区别的根源。此外,I-V曲线显示Ge(100)/GeO2/Ge(100)器件比Ge(111)/GeO2/Ge(111)器件具有更高的电流。这将有助于从根本上理解不同取向和掺杂的Ge-air电池的电化学性能,为Ge-air电池中Ge阳极的设计提供指导。

  • 相关文章:The surface passivation of Ge(100) and Ge(111) anodes in Ge–air batteries with different doping types and concentrations. RSC Adv., 2019, 9, 39582–39588

锑烯作为钠离子电池负极材料的模拟:第一性原理研究

此研究采用第一性原理计算方法,对钠离子电池(SIB)阳极用锑(Sb)的二维(2D)层进行了建模和研究,计算了化学吸附钠原子与锑原子之间的吸附能荷转移和态密度。半导体锑烯经钠吸附后具有金属性质,有利于电池的应用。较高的金属丰度和有效的电荷转移使锑烯具有更好的导电性。锑电极在钠化过程中是稳定的。我们预测最大比容量为421.63mAh/g,高于工业石墨阳极。计算了钠的活化能垒为0.12 eV,与其他考虑的材料相比,这是较低的。锑烯具有比容量高、膨胀小、扩散势垒小等优点,是SIB阳极材料的潜在候选材料。


钾离子电池中碱金属原子在FeX2(X=Se,S)表面的吸附与扩散

此项研究采用DFT计算分析了碱金属原子在FeX2(X=Se,S)稳定表面的吸附和扩散行为,探讨了其作为钾离子电池电极材料的应用前景。计算了FeSe2和FeS2所有可能表面的表面能,以确定具有Wulff结构的稳定表面,这些表面分别是FeS2(001)、FeSe2(110)和FeSe2(001)表面,并确定了这些表面上稳定的吸附位点。根据所选择的位置,考察了碱原子在这些表面上的扩散路径,得到了这些表面的扩散能垒。结果表明,最低势垒仅为0.06ev,出现在FeS2(001)表面和FeSe2(110)表面。研究表明,FeSe2既具有合适的负吸附能,又具有较小的扩散势垒,是一种很有前途的钾离子电池电极材料。


无序和表面粗糙度对锂化硅纳米线电性能和热性能的影响

利用密度泛函理论和反应力场方法研究了锂化硅纳米线的电学和热输运性质。后者可以打造未来锂离子电池的核心,增强存储容量。由于这些纳米线的非晶态性质,不可避免地会产生无序和表面粗糙效应,影响锂化过程。研究发现,尽管存在无序现象,但纳米线的导电率随锂浓度的增加而稳步增加,而热导率则相反,并随着散热能力的降低而显著降低。这种行为可以归因于锂离子的影响,锂离子一方面倾向于金属化硅纳米线,从而提高其电子迁移率。另一方面,锂原子的随机分布干扰了声子在纳米线中的传播,解释了热导率的下降。

  • 相关文章:Influence of disorder and surface roughness on the electrical and thermal properties of lithiated silicon nanowires. Appl. Phys. 127, 135101 (2020)

立即试用 QuantumATK!


 

 
  • 标签

  • 关于费米科技

    费米科技以促进工业级模拟与仿真的应用为宗旨,致力于推广基于原子级别模拟技术和基于图像模型的仿真技术,为学术和工业研究机构提供研发咨询、软件部署、技术攻关等全方位的服务。费米科技提供的模拟方案具有面向应用、模型新颖、功能丰富、计算高效、简单易用的特点,已经服务于众多的学术和工业用户。

    欢迎加入我们!(点击链接)

  • 最近更新

  • 联系方式

    • 留言板点击留言
    • 邮箱:sales_at_fermitech.com.cn
    • 电话:010-80393990
    • QQ: 1732167264
  • 订阅费米科技新闻

    • 邮件订阅:
      您可以使用常用的邮件地址接收费米科技定期发送的产品更新和新闻。
      点击这里马上订阅
    • 微信订阅:
      微信扫描右侧二维码。
  •