二维锗醚在钠离子电池方面的理论研究

摘要

因为钠在地球中的储备更加充足,而且生产成本也更低廉,因此钠离子电池也成了继锂离子电池以后,研究中最热门的储能系统.然而,缺少合适的阳极材料是钠离子电池商业化的主要瓶颈.本文基于密度泛函理论,通过第一性原理计算对锗醚作为钠离子电池阳极材料的电化学性能进行了充分研究.计算结果表明钠离子能够均匀稳定地吸附在锗醚两侧,吸附能达到了–1.32 eV.即使在较低的钠吸附浓度下,吸附之后的锗醚也呈现出金属性,这表明锗醚的电子导电性良好.钠在锗醚单层结构上有两条可能的扩散路径,分别沿着之字形和扶手椅方向,计算表明沿之字形方向的扩散势垒更低,为0.73 eV.同时锗醚具有合适的开路电压(1.12 V),理论容量为167.1 mAh·g^(-1),体积变化率仅为10.8%,以上结果表明单层锗醚具有作为钠离子电池阳极材料的潜力.