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多孔石墨：一种很有前途的锂离子电池超高储能负极材料
锂离子电池最具商业价值的负极仍然是石墨，但其锂离子储存量仅为 372 mA h/g。为了提高本征石墨负极（IGA）的性能，作者用从头算方法研究了三种空穴密度（35%：HGA35、46%：HGA 46 和 61%：HGA61）的多孔石墨负极（HGA）。值得注意的是，HGAs 的最大锂离子储存量高达 714-1689 mA h/g，是 IGA（372 mA h/g）的 4.5 倍。此外，锂离子的面内扩散势垒也从 0.57eV （IGA）降低到 0.35-0.42 eV（HGAs），表明锂离子的扩散速率较高。多孔结构可以打开一个额外的平面外锂离子扩散通道，扩散势垒仅为 IGA 扩散势垒的五分之一，这意味着在应用中加速了充放电过程。作者还证明了在吸附最大 Li 浓度时，HGAs 的表面积变化率相对较小，小于3%-14%。因此，多孔结构是改善锂离子电池石墨负极性能的有效途径。
硅烯/氮化硼-范德华异质结构作为钠离子电池超快离子扩散负极材料
本文利用第一性原理方法对范德华（vdW）异质结作为负极材料进行了广泛的研究。通过 BN 与 Silicene 的协同作用，证明Silicene/BN-vdW 异质结构对于钠离子具有较低的扩散势垒、离子迁移率和较高的力学稳定性。同时，还可以保持高存储容量。所有这些结果表明，该复合体系作为 NIBs 的商业负极材料具有很高的潜力。
储能用硅纳米线对锂和钠的吸附和扩散的第一性原理研究
本文
用密度泛函理论（DFT）计算了 Li/Na 在含衬底的 Si 纳米线（NW）上的吸附和扩散特性。Li/Na 更倾向于吸附在 Si-NW 的角上，不同位置的吸附能在-1.32 eV 到 -0.74 eV 之间。用 NEB 方法计算了锂/钠在 Si 衬底和 Si-NW 侧壁上的扩散路径和相应的势垒。此外，当 Li/Na 沿 Si-NW 方向运动时，Si-NW 方向发生弯曲，最大位移约为 0.76Å。最后，当 Li/Na 在 Si-NW 上扩散时，势垒为 0.61-0.81 eV，表明 Si-NW 可以作为锂离子电池和钠离子电池的负极。这项工作将有助于研究 Li/Na 在不同衬底纳米线上的吸附和扩散特性，为钠离子电池 Si 负极的设计提供指导。
水溶液中二氧化钛纳米复合超级电容器储能机理及长期循环稳定性的研究
超级电容器（SCs）的长寿命稳定性和高能量密度是广泛的应用的主要条件。新型二氧化钛纳米复合材料 SCs 具有高功率、高能量密度和高电容保持率。作者采用钛阳极氧化和化学气相沉积相结合的方法制备了 SC 电极，同时生长出了复合的掺硼金刚石（BDD）/TiC 界面。第一性原理模拟以及由亮场透射电子显微镜和高分辨率扫描电子显微镜进行的扩展分子研究表明，电容现象是通过纳米多孔、多面和亚化学计量的 TiC 提供的，在二氧化钛纳米管的侧面形成团簇。其次，作者研究了 TiC 的力学稳定性和电极−电解质间有效电荷转移有效地提供了高导电性，尽管存在不连续的 BDD 覆盖层。在各种中性水溶电解质的扫描速率0.1 V s−1 ，组装的双电极 SC 器件的电容为 15 mF cm−2。复合 TiO2 纳米管阵列 BDD-SCs 在经过 100000 次计时电位循环后，表现出优异的长期循环稳定性，电容保持率为 93%。同时，在电流密度为 3 A g-1 时计算的能量和功率密度高达 14.74 W h kg-1 和 24.68 kW kg−1，表明了与最近报道的 SCs 相比，组装的器件具有优越的性能。
钠离子插层“纳米花” 1T-2H MoSe2 石墨烯纳米复合材料作为全固态超级电容器电极的研究
TMDC 具有独特的层状结构，允许在层间插入或提取各种客体物质，使其在储能方面具有优势。在这篇文章中，作者展示了一种基于纳米花 1T-2H MoSe2-graphene 的钠插层电极，该电极具有超高的电化学性能，可用于高效储能应用。为了提高电极材料内部发生离子插入/萃取反应的可能性，作者采用简单的一步水热法将钠离子插入到 MoSe2-graphene 材料中。通过密度泛函理论，作者发现钠离子的插入不仅扩大了层间的距离，为电解质离子提供了空间，而且使费米能级更靠近导带，增加了MoSe2的电导率。纳米花结构提供了较大的比表面积，并增加了离子与材料表面的接触。该复合电极在电流密度为 0.5 A g-1 时具有 143.6 mA h g-1 的超高容量。用该复合电极制成的全固态超级电容器具有高达 3024 W kg-1 的超高功率密度。本研究通过简单而直接的方法实现了增强和高效的储能。
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