第一性原理计算:新型正极材料ScO2

锂离子电池已广泛应用在智能移动设备与电动汽车等领域。目前商业化的锂离子电池正极材料受限于充放电过程中的脱锂/嵌锂机制,其能量密度能很难突破200 Wh/kg。寻找高比容量和能量密度的新一代正极材料是电池行业面临的重要挑战。此外,由于地壳中锂含量有限,电池行业的迅速发展必然带来锂离子电池生产成本的提高。因此,用含量丰富的钠和钾替代锂也是电池发展的必经之路。基于密度泛函理论(density functional theory)的第一性原理原子模拟方法可为新型电池材料的设计提供有效的指导。

近日,高飞教授与胡望宇教授领衔的先进能源材料模拟研究中心Journal of Materials Chemistry AJ. Mater. Chem. A, 2018,影响因子IF= 8.867)上发表文章”A First-principles Investigation of ScO2 Monolayer as Cathode Material for Alkali Metal-ion Batteries”。本文通过理论计算发现,ScO2单层纳米片做为碱金属(锂、钠或钾)离子电池的正极材料可提供不低于348 mAh/g的比容量和超过1000 Wh/kg的理论能量密度。虽然在充放电过程中ScO2纳米片会发生相变,但其仍能保持二维结构特点;此外,ScO2也不会因为在放电过程中自发生成碱金属氧化物而损失比容量。青年千人张世国教授也作为合作者参与了此项工作。

第一性原理计算:新型正极材料ScO2

Fig.  The ScO2 monolayer as the cathode material can deliver high specific capacity, voltage and energy density.

本文第一作者刘智骁助理教授是我院20178月新引进的留美博士,第一通讯作者为先进能源材料模拟研究中心的邓辉球教授,第二通讯作者为张世国教授。

 

 

您可以通过以下方式引用和打开论文:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c7ta10233j

本文来自湖南大学材料科学与工程学院,转载旨在知识传播,本文观点不代表清新电源立场。 扫描页面右上角二维码关注微信公众号湖南大学材料科学与工程学院

发表评论

登录后才能评论