二維硼銻薄膜作為鋰硫電池錨定材料的第一性原理研究

編號：CYYJ03671

篇名：二維硼銻薄膜作為鋰硫電池錨定材料的第一性原理研究

作者：楊殷晨 任山令 楊志紅 王允輝

關(guān)鍵詞： 多硫化物 吸附能 第一性原理 二維材料 穿梭效應(yīng)

機(jī)構(gòu)： 南京郵電大學(xué)電子與光學(xué)工程學(xué)院、柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院 江蘇省新能源工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 鋰硫電池因其更高的理論能量密度而在電化學(xué)儲能技術(shù)研究中受到越來越多的關(guān)注。但是長鏈多硫化物在電池的充放電過程中容易溶解到電解液中,會造成“穿梭效應(yīng)”,影響硫電極和鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。本文基于第一性原理計(jì)算,研究了二維硼銻(BSb)單層作為鋰硫電池的錨定材料并抑制穿梭效應(yīng)的可能性。通過計(jì)算多硫化物在BSb單層上的吸附能、物理和化學(xué)吸附、差分電荷密度、態(tài)密度(DOS)、擴(kuò)散勢壘以及吉布斯自由能,系統(tǒng)地研究了Li2Sn在BSb單層上的吸附過程。隨著硫在鋰化過程的進(jìn)行,Li2Sn分子的吸附能從1.64 eV增加到3.44 eV,從而有效地抑制了多硫化物在電解液中的溶解�；瘜W(xué)吸附在硫的鋰化過程的早期階段占優(yōu),在Li2S6階段可以形成化學(xué)鍵,保證了高階Li2Sn能夠被有效地吸附并抑制穿梭效應(yīng)。態(tài)密度的計(jì)算結(jié)果表明,吸附后BSb單層的帶隙從0.51 eV降低到0.24 eV,從而有效地改善了導(dǎo)電性。通過CI-NEB方法計(jì)算得到了最佳的遷移路徑。BSb單層良好的吸附性能和導(dǎo)電性表明其有望成為鋰硫電池正極的錨定材料。