石墨烯表面Lin(n<10)团聚体沉积行为的第一性原理计算EI北大核心CSCD |
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引用本文: | 沈丁,王来贵,唐树伟,高思达,孙闻,董伟,杨绍斌.石墨烯表面Lin(n<10)团聚体沉积行为的第一性原理计算EI北大核心CSCD[J].中国有色金属学报,2022(2):476-484. |
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作者姓名: | 沈丁 王来贵 唐树伟 高思达 孙闻 董伟 杨绍斌 |
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作者单位: | 1.辽宁工程技术大学材料科学与工程学院123000;2.辽宁工程技术大学力学与工程学院123000; |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(51874167,21808095);中国博士后基金资助项目(2018M641707)。 |
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摘 要: | 采用基于密度泛函的第一性原理,计算研究锂离子电池石墨烯负极表面Li原子或团聚体Li_(n)(n<10)的沉积行为,包括最低能量构型、吸附能、差分密度电荷和态密度等性质。结果表明:当n≤2时,Li原子以分散的形式,优先沉积在石墨烯碳六元环中心上方位置;随着Li原子数的增加,当n≥3时,Li原子优先聚集,以团聚体的形式沉积在石墨烯表面,在实际中有可能形成稳定的Li_(4)、Li_(7)和Li_(9)团聚体。这表明石墨烯的最大储锂容量可能超过石墨,但容易形成锂枝晶。电子结构分析表明,Li原子或Li_(n)团聚体的电子转移至临近石墨烯的反键π轨道,Li原子的2s轨道和C原子的2p轨道出现明显的杂化现象。随着Li原子数n的增多,体系的费米能级向石墨烯反键π轨道移动,金属性和电子导电性增强。Li_(n)团聚体底层的Li—Li键通常为离子键,最外层的Li—Li键通常为共价键;Li_(n)团聚体与石墨烯之间的Li—C键为具有部分共价键属性的离子键,并且Li—C键强度随着Li原子数量n的增多而逐渐减小。
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关 键 词: | 锂离子电池 石墨烯 Li_(n)团聚体 第一性原理 沉积行为 |
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