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MBene基高性能离子电池负极材料的第一性原理研究

2025-04-25 01:2940下载
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  摘要:二维过渡金属硼化物(MBene)作为新型金属离子电池电极材料,具有MB、M2B、M2B2等多种相结构,然而现有研究对于M2B相体系的探索仍显匮乏。本研究聚焦于M2B相MBene的设计,首次构建了硫(S)官能团化的Zr2BS2和Nb2BS2两种全新材料,系统揭示了其作为锂/钠离子电池负极材料的性能机制。通过第一性原理的计算方法,证实Zr2BS2和Nb2BS2两种材料具备优异的结构稳定性,并且在钠离子电池中展现出较高的理论比容量(分别为624 mA h g-1和616 mA h g-1)以及较低的扩散势垒(Na+扩散势垒低至0.131 eV和0.088 eV)。同时,其较低的开路电压(0.38 V和0.21 V)可有效抑制枝晶生长,兼具高容量与安全性。本研究不仅完善了M2B相MBene体系的系统性研究,更为开发高容量、快充型钠离子电池负极材料提供了理论指导。

  文章目录

  1 引 言

  2 计算方法

  3 结果与讨论

  3.1 结构与稳定性

  3.2 电子性质

  3.3 力学性质

  3.4 金属离子吸附性能

  3.5 扩散势垒

  3.6 理论比容量

  3.7 开路电压

  4 结 论



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