人工晶体学报

作者：张万贺, 胡建英, 周涛, 吕怡婷, 王克良

单位：1.六盘水师范学院,创新创业学院,六盘水 553004; ；2.六盘水师范学院,化学与材料工程学院,六盘水 553004; ；3.贵州省煤炭洁净利用重点实验室,六盘水 553004

关键词：Nb2N,镁和铝离子电池,负极,二维材料,第一性原理计算,

基金：贵州省众创空间项目(黔科合平台人才〔2019〕5907);贵州省大学科技园项目(黔科合平台人才-DXKJY〔2021〕003);贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教合KY字〔2020〕120,黔教合KY字〔2020〕116)

高性能二维负极材料的开发是可充电离子电池应用的关键。本文基于第一性原理计算,系统研究了Mg和Al离子与二维Nb2N的相互作用,包括其几何构型、电子结构、离子扩散特性、开路电压和理论容量。Mg和Al离子均能吸附在二维Nb2N上,吸附能为负,表明金属与二维Nb2N有较强的结合作用,有利于在可充电离子电池中的应用。二维Nb2N的金属性能保证了离子电池良好的导电性。两种离子的扩散势垒均小于0.2 eV,说明其具有良好的充放电速率。此外,镁离子和铝离子电池均具有比较低的开路电压和高的理论容量。这些结果表明,二维Nb2N适合作为高性能的负极材料而应用于镁离子和铝离子电池。

来源：2023年第8期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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