單層GeTe在鋰/鈉/鉀離子電池中潛在應(yīng)用的第一性原理研究

編號(hào)：CYYJ043333

篇名：單層GeTe在鋰/鈉/鉀離子電池中潛在應(yīng)用的第一性原理研究

作者：陳俊杰 張瑞丹 陳越

關(guān)鍵詞： 金屬離子電池 負(fù)極材料 碲化鍺 密度泛函理論 第一性原理

機(jī)構(gòu)： 集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院 福建師范大學(xué)物理與能源學(xué)院

摘要： 開(kāi)發(fā)具有快速充放電速率和有利于金屬離子存儲(chǔ)的負(fù)極材料對(duì)可充電金屬離子電池來(lái)說(shuō)意義重大.本文利用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理方法,探討了具有獨(dú)特鋸齒狀皺褶層結(jié)構(gòu)的單層碲化鍺(GeTe)作為鋰/鈉/鉀離子(Li+/Na+/K+)電池負(fù)極材料的應(yīng)用前景.計(jì)算結(jié)果表明,單層GeTe有利于Li+/Na+/K+的穩(wěn)定吸附(-0.636,-0.794和-1.260 eV),并通過(guò)差分電荷密度及分波態(tài)密度圖證明了兩者之間的強(qiáng)相互作用.Li+/Na+/K+在單層GeTe上的低擴(kuò)散勢(shì)壘(1.103,0.344和0.483 eV)以及通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算出的擴(kuò)散系數(shù)(3.65×10-12,2.385×10-10和9.43×10-12cm2/s)表明,其在充放電過(guò)程中具有優(yōu)異的擴(kuò)散能力和快速的充放電速率.合理的開(kāi)路電壓(0.39,0.64和0.25 V)和高于商業(yè)石墨負(fù)極材料的理論比容量(535.4,669.2和1070.72 mA·h/g)預(yù)示單層GeTe可作為一種有前景的鋰/鈉/鉀離子電池負(fù)極材料,同時(shí)可為其它類(lèi)似皺褶層六方結(jié)構(gòu)在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件中的合理設(shè)計(jì)提供參考.