东北大学发现钠离子电池阳极材料AsC5

(资料图)

中国沈阳东北大学的研究人员发现了一种新型单层砷化碳（AsC5），可用作钠离子电池（NIB）的阳极材料。

通过无偏第一原理结构搜索仿真，研究人员找到了一种具有多种功能优势特性的新型单层AsC5。在该理论仿真的基础上，研究人员发现该材料在能量、机械、动力学和热稳定性方面都表现极强的稳定性，支持了实验的可行性。

计算模拟表明Na在单层（双层）AsC5上具有稳定的吸附能力。当Na原子插入时，单层（双层）AsC5的金属特性得以保持，从而确保了良好的电气传输。此外，单层（双层）AsC5上的Na扩散阻抗仅为0.16 (0.09) eV，这表明它具有快速充放电能力。

单层（双层）AsC5材料的比容量高于目前部分二维材料，最大可达794.28 mA h/g（596.01 mA h/g）。AsC5钠化后的体积波动很小（1.2%），表现出很强的循环可逆性。因此，AsC5的这些关键特性使其有望成为NIB阳极材料的备选材料。

研究人员在论文中指出，目前可行钠离子电池的主要研究重点是高能量密度、强稳定性和低扩散阻力的阳极材料。随着人们对无机二维材料的兴趣越发浓厚，人们对含有IV（C、Si、Ge、Sn）和V（N、P、As、Sb）元素的新型二维材料也开始产生了兴趣。

石墨烯和砷烯是两种重要的二维材料。由于砷烯中的非平面sp3键和石墨烯中的sp2键，这两种材料分别具有独特的结构和特性。因此，证明是否可以制造出稳定的单层砷化碳，以补充砷烯和石墨烯的特点非常必要。鉴于碳材料具有出色的导电性和稳定性，因此研究人员在这项工作中主要关注富含碳的AsC5成分。

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