鈉離子電池負極黑磷嵌鈉體系的第一性原理研究.pdf

1、由于地球上存在豐富的鈉資源，鈉離子電池被認為是今后替代鋰離子電池的最佳候選，因此近年來吸引了國內(nèi)外學者的廣泛關注。在鈉離子電池研究中，尋找出合適的負極材料一直是關鍵技術之一。最近有文獻報道磷基材料可以作為鈉離子電池的負極材料。本文通過第一性原理計算，研究了黑磷作為鈉離子電池負極材料充放電過程中的中間產(chǎn)物NaP5、Na3P11、NaP和Na3P的電子結構，離子擴散動力學以及力學性質(zhì)。電子結構計算表明，所有計算的Na-P合金體系都是半導體，

2、比黑磷的帶隙大，說明黑磷嵌鈉后，電子導電性能下降。彈性能帶計算表明Na離子在NaP5、Na3P11、NaP和Na3P晶體結構中遷移的能量勢壘很低，說明Na離子在Na-P合金體系中的擴散較容易，因此，黑磷作為Na離子電池負極材料工作時的離子導電性很好。進一步結合Na-P合金體系結構進行分析，我們發(fā)現(xiàn)Na離子在NaP5中具有一維的擴散通道，在Na3P11、NaP和Na3P中是三維的。此外，我們采用能量-應變方法計算出 Na-P合金體系的彈性