近期,我院教师黄志高教授、钟克华副教授等的研究成果在《Physical Review B》上发表

时间:2019-04-25浏览:13

期,黄志高教授、钟克华副教授等的 锂在双层石墨烯中的吸附及超快扩散:第一性原理与动力学蒙特卡罗模拟研究 研究成果在《Physical Review B》上发表。

论文简介如下:

本文结合第一性原理方法和动力学蒙特卡罗模拟方法,研究了锂在双层石墨烯中的吸附及扩散。首先运用第一性原理方法计算双层石墨烯吸附单个锂和两个锂的体系的扩散能垒。然后,基于单锂和双锂体系的扩散能垒发展了一个估算多锂体系扩散能垒的新式子用于估算扩散能垒,并结合动力学蒙特卡罗模拟方法研究锂的扩散系数。结果发现,锂倾向于嵌入双层石墨烯内部;锂以离子态形式存在于双层石墨烯中。令人兴奋的是,计算结果重现了最近实验上发现的室温下锂的超快扩散(扩散系数约为10-5cm2s-1)。再者,发现了锂的超快扩散出现在AB堆叠的双层石墨烯而非AA堆叠的双层石墨烯。势能分析表明双层石墨烯的堆叠结构对其势阱高度有很大的影响,最终影响了锂的扩散。锂之间的相互作用和堆叠结构使锂扩散具有方向择优性。锂扩散系数随温度的关系符合Arrhenius定律。这些发现表明改变双层石墨烯的堆叠结构可大大提高锂在其中的扩散速率,AB堆叠的双层石墨烯是较佳的锂离子电池负极候选材料。

  

  

官网链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.155403

  

 

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