鈉離子電池負(fù)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(rèn)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(xué)者的廣泛關(guān)注。在鈉離子電池研究中，尋找出合適的負(fù)極材料一直是關(guān)鍵技術(shù)之一。最近有文獻(xiàn)報(bào)道磷基材料可以作為鈉離子電池的負(fù)極材料。本文通過第一性原理計(jì)算，研究了黑磷作為鈉離子電池負(fù)極材料充放電過程中的中間產(chǎn)物NaP5、Na3P11、NaP和Na3P的電子結(jié)構(gòu)，離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)以及力學(xué)性質(zhì)。電子結(jié)構(gòu)計(jì)算表明，所有計(jì)算的Na-P合金體系都是半導(dǎo)體，

2、比黑磷的帶隙大，說明黑磷嵌鈉后，電子導(dǎo)電性能下降。彈性能帶計(jì)算表明Na離子在NaP5、Na3P11、NaP和Na3P晶體結(jié)構(gòu)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(kuò)散較容易，因此，黑磷作為Na離子電池負(fù)極材料工作時(shí)的離子導(dǎo)電性很好。進(jìn)一步結(jié)合Na-P合金體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)Na離子在NaP5中具有一維的擴(kuò)散通道，在Na3P11、NaP和Na3P中是三維的。此外，我們采用能量-應(yīng)變方法計(jì)算出 Na-P合金體系的彈性