碳化硅作为钠离子电池阳极材料的密度泛函研究

可充钠离子电池(NIB)在功能上与广泛使用的锂离子电池(LIB)相似,但NIB相对便宜、安全,且使用更丰富的Na+作为充电载体。电池的性能在很大程度上取决于阳极,但钠不能嵌入LIBs中常用的标准石墨材料中作为电极。最近的一项研究探讨了碳化硅(SiC)作为NIBs阳极的可能性。

碳化硅是一种用途广泛的高强度材料。由于碳化硅易于以多种多样的形式生产,因此它可能是一种很有吸引力的NIBs阳极材料。作者研究了钠在三种不同类型(2H-SiC、4H-SiC和3C-SiC)中的插层行为。使用AMS软件中BAND模块进行密度泛函理论计算表明,钠能在具有空位缺陷的SiC中插入,但纯SiC中则不行。下面描述了钠在二空位2H-SiC中的插层。

2H多晶型的正六边形含量最高,Na+扩散势垒最低,z向扩散最理想。2H-SiC还具有合理的阳极电化学性能,计算工作电压为0.72v,容量为85mAh/ g。

参考文献: