Li吸附對(duì)石墨烯、BCx、CxN電學(xué)性質(zhì)影響的第一性原理研究.pdf

1、鋰離子電池在我們的生活中應(yīng)用很廣泛，如在移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)汽車領(lǐng)域均有普遍的應(yīng)用。鋰離子電池負(fù)極材質(zhì)一般選用嵌鋰化合物和石墨。然而，由于石墨儲(chǔ)鋰能力有限，并不能滿足人們對(duì)更高儲(chǔ)鋰容量的要求。石墨烯由于它優(yōu)良的電子特性與結(jié)構(gòu)已經(jīng)引發(fā)探究的興趣。石墨烯經(jīng)B、N摻雜后對(duì)應(yīng)摻雜體系的電學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生改變，儲(chǔ)鋰性能也各不相同。本文選用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理方法，對(duì)Li在未摻雜和B(N)摻雜濃度分別為25％、16.67%、12.5%（原子分

2、數(shù)）的石墨烯表面最穩(wěn)定位置的吸附進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研究了本征石墨烯、BCx、CxN吸附Li前后的能帶、態(tài)密度、Bader電荷轉(zhuǎn)移、差分電荷密度及結(jié)合能。通過(guò)上述計(jì)算主要獲得以下結(jié)論：
　?。?）Li吸附對(duì)石墨烯電學(xué)性質(zhì)的影響：?jiǎn)蝹€(gè)Li原子于石墨烯表面吸附后graphene-Li體系呈現(xiàn)金屬性。Li與石墨烯間存在離子鍵及共價(jià)鍵的混合。鋰原子吸附于石墨烯后，2s態(tài)產(chǎn)生退化現(xiàn)象。
　?。?）Li吸附對(duì)BC3、C3N電學(xué)性質(zhì)影響：B含

3、量為25%的BC3形成缺電子狀態(tài)，有利于與具有自由電子的Li原子的吸附結(jié)合，能顯著提高石墨烯鋰吸附能；N含量為25%的C3N形成富電子狀態(tài)，減弱了Li在石墨烯的表面的吸附能。Li在BC3和C3N表面吸附后對(duì)應(yīng)體系的費(fèi)米能級(jí)相對(duì)于吸附Li前上升，使得吸附Li后的BC3及C3N體系顯示出金屬性，由半導(dǎo)體變?yōu)閷?dǎo)體。Li與BC3及C3N間存在離子鍵及共價(jià)鍵的混合。
　?。?）Li吸附對(duì)BC7、C7N電學(xué)性質(zhì)影響：B含量為12.5%的BC7

4、形成缺電子狀態(tài)， Li在BC7表面最穩(wěn)定吸附位置的結(jié)合能力比Li在BC3表面最穩(wěn)定吸附位置的結(jié)合能力強(qiáng)；N含量為12.5%的C7N形成富電子狀態(tài)，Li在C7N表面最穩(wěn)定吸附位置的結(jié)合能力比Li在C3N表面最穩(wěn)定吸附位置的結(jié)合能力更強(qiáng)。單個(gè)Li原子在BC7和C7N表面吸附后， BC7-Li和C7N-Li體系均呈現(xiàn)金屬性。Li與BC7及C7N間存在離子鍵及共價(jià)鍵的混合。
　　（4）Li吸附對(duì)BC5、C5N電學(xué)性質(zhì)影響：B含量為16.6