二维MXene作为金属离子电池负极的第一性原理研究

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当今社会,随着智能产品的普及,锂离子电池的应用达到了一个新的巅峰。但其诸多弊端,例如锂元素的稀缺,锂电池的安全隐患等也都悬而未决。而钾元素相比之下,在地球壳层中蕴含着丰富的储量,并且安全性更高,钾离子电池也就极有望在未来取代锂离子电池的功能。但是钾离子较大的半径会导致剧烈的容量衰减等问题,亟需性能优异的可以承受钾离子嵌入脱出的新型负极材料。在本文工作中,利用第一性原理计算,学习探究了两种硫化的二维MXene(S-MXenes)材料Ti_2CS_2和Ti_2NS_2作为钾离子电池负极材料的性能表现。结
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为了解决日益严重的能源短缺及环境污染问题,发展高效无污染的清洁能源成了世界各国的紧要课题。在各类清洁能源中,氢燃料电池以其高能量密度、无排放和高效率等特点正逐渐成为国际研究热点。氢燃料电池混合动力系统作为氢燃料电池的具体应用,已经在城市客车和其他公共交通领域得到了长足的发展。传统氢燃料电池混合动力系统能量管理策略大多仅考虑了系统的动力性和经济性,而未充分考虑氢燃料电池对工况敏感的工作特性。本文主要
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当前,由于钾元素与锂元素具有非常相似的电化学性能,钾离子电池(potassium-ion batteries,PIBs)逐渐吸引了广泛的研究兴趣。相较于锂离子电池,钾元素地壳含量更高且无地域性限制。从经济角度上出发,钾离子电池是目前极具潜力的电池体系之一。由于钾离子半径更大等问题,目前用于钾离子电池的正负极材料有待更进一步的开发。据已有的报道,部分有机材料在钾离子电池中同样具有氧化还原活性。而且,
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硅负极材料因其高理论比容量(3579 m Ah g~(-1))、相对低的脱锂电位(~0.4 V vs Li/Li~+),并且硅在自然界储量丰富,无毒害而被誉为下一代最有前景的锂电负极材料候选者之一。然而硅的导电能力弱,在嵌锂/脱锂的充放电循环过程中会发生较大的体积膨胀(~300%),从而容易造成电极上的裂痕、脱落而出现电气连接问题,随着充放电循环的进行容量会快速的衰减,材料的容量保持率不佳;伴随着
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锂/氟化碳(Li/CF_x)电池是理论能量密度最高的一次电池(~2180 Wh/kg),在军事武器、航空航天、医疗器械等高端领域深受青睐。然而,由于C-F键的共价性极强,氟化碳(CF_x)材料的本征电导率低,并且CF_x的表面能低而使其与电解液浸润性差,因此将CF_x用作电极材料时,容易导致电池极化、容量发挥不完全和倍率性能较差等严重问题,既造成了巨大的能源浪费,也无法满足特定环境中对电池高功率放
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