锗石墨烯作为Li离子电池负极材料的第一性原理研究

• 作者: 魏喆 牛丽 付淑芳
• 来源期刊: 应用物理
• 学科: 工学
• 关键词: 第一性原理 石墨烯 锗掺杂 吸附 迁移
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 页码范围: 44-52
• 页数: 9页
• 分类号: TM9

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Li在锗掺杂的AAAA型、AABB型和ABAB型石墨烯表面的吸附性质、态密度、电学性质及迁移行为。结果表明,三种掺杂石墨烯结构中,Li原子的稳定吸附位置都为Ge的次近邻H位和Ge原子凹侧上方的Ge-T位。AABB型锗掺杂石墨烯总能量最低,ABAB型锗掺杂石墨烯晶格变化最小,AAAA型锗掺杂石墨烯对Li原子的吸附能力最强。Li原子吸附后,AABB型和ABAB型的锗掺杂石墨烯在费米能级处的态密度提升比较大,产生的载流子更多,电子传导更好,有三个方向的电荷转移:Li→石墨烯、石墨烯→Ge和Li→Ge。Li在AABB型锗掺杂石墨烯表面主要沿1H→2H的迁移路径进行扩散,能垒仅为0.211 eV。研究表明三种结构中AABB型锗掺杂石墨烯更适合作锂离子电池的负极材料。