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

關鍵詞： 多硫化物 吸附能 第一性原理 二維材料 穿梭效應

機構： 南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子（未來技術）學院 江蘇省新能源工程技術實驗室

摘要： 鋰硫電池因其更高的理論能量密度而在電化學儲能技術研究中受到越來越多的關注。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”,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的可能性。通過計算多硫化物在BSb單層上的吸附能、物理和化學吸附、差分電荷密度、態(tài)密度(DOS)、擴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階段可以形成化學鍵,保證了高階Li2Sn能夠被有效地吸附并抑制穿梭效應。態(tài)密度的計算結果表明,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電性。通過CI-NEB方法計算得到了最佳的遷移路徑。BSb單層良好的吸附性能和導電性表明其有望成為鋰硫電池正極的錨定材料。