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近期,我院教師黃志高教授、鐘克華副教授等的研究成果在《Physical Review B》上發表

時間:2019-04-25瀏覽:214

期,黃志高教授、鐘克華副教授等的 鋰在雙層石墨烯中的吸附及超快擴散:第一性原理與動力學蒙特卡羅模擬研究 研究成果在《Physical Review B》上發表。

論文簡介如下:

本文結合第一性原理方法和動力學蒙特卡羅模擬方法,研究了鋰在雙層石墨烯中的吸附及擴散。首先運用第一性原理方法計算雙層石墨烯吸附單個鋰和兩個鋰的體系的擴散能壘。然后,基于單鋰和雙鋰體系的擴散能壘發展了一個估算多鋰體系擴散能壘的新式子用于估算擴散能壘,并結合動力學蒙特卡羅模擬方法研究鋰的擴散系數。結果發現,鋰傾向于嵌入雙層石墨烯內部;鋰以離子態形式存在于雙層石墨烯中。令人興奮的是,計算結果重現了最近實驗上發現的室溫下鋰的超快擴散(擴散系數約為10-5cm2s-1)。再者,發現了鋰的超快擴散出現在AB堆疊的雙層石墨烯而非AA堆疊的雙層石墨烯。勢能分析表明雙層石墨烯的堆疊結構對其勢阱高度有很大的影響,最終影響了鋰的擴散。鋰之間的相互作用和堆疊結構使鋰擴散具有方向擇優性。鋰擴散系數隨溫度的關系符合Arrhenius定律。這些發現表明改變雙層石墨烯的堆疊結構可大大提高鋰在其中的擴散速率,AB堆疊的雙層石墨烯是較佳的鋰離子電池負極候選材料。

  

  

官網鏈接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.155403

  

 

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