二維層狀材料在鋰硫電池中錨定作用的理論研究.pdf

1、鋰硫電池自上世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，因?yàn)槠潺嫶蟮膬?chǔ)能效應(yīng)，低廉的成本以及對(duì)自然環(huán)境微小的影響被廣大科研研究人員認(rèn)可并且對(duì)其投入了大量的研究。但是鋰硫電池在應(yīng)用中存在著諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)，導(dǎo)致鋰硫電池目前很難在實(shí)際應(yīng)用中被大量投入使用并生產(chǎn)，本文根據(jù)鋰硫電池的諸多缺陷對(duì)鋰硫電池的錨固材料進(jìn)行了改良，具體內(nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算，對(duì)不同的碳化鈦基的MXenes作為鋰硫電池的錨固材料的錨定效應(yīng)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明

2、，Li2Sn中的Li原子與Ti2CO2和Ti3C2O2中的O原子體現(xiàn)出了非常明顯但并不強(qiáng)烈的結(jié)合強(qiáng)度，有效地固定了可溶性硫化物并且避免了溶解。值得注意的是，Li-S鍵雖然被輕度削弱了，但Li2Sn結(jié)構(gòu)完整性未被破壞。
　　(2)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)合成的二維硅碳單層材料(g-SiC2)作為鋰硫電池研究中的一種錨固材料，其所具備的潛力非常巨大。我們的研究結(jié)果表明，g-SiC2能夠與各種可溶性的Li2Sn相互作用形成明顯并且強(qiáng)度適中的S-Si和

3、Li-C鍵。當(dāng)Li2Sn與電導(dǎo)率良好的g-SiC2結(jié)合后，可以很好的保存可溶性Li2Sn的完整性。通過(guò)進(jìn)一步的研究表明，g-SiC2型硅碳石墨烯作為在Li2Sn的拋錨材料比其他石墨烯構(gòu)型更加優(yōu)秀，這使其成為一種非常有發(fā)展前途的拋錨材料，能夠有效的使可溶性Li2Sn結(jié)構(gòu)避免溶解到電解液中，并且使Li2Sn固定在其上方。
　　(3)通過(guò)在二維硼氮(BN)單層材料中引入摻雜和缺陷后，我們進(jìn)一步研究了這類材料在固定可溶性多硫化物(Li2S