凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年5月7日
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标题: Athos-石墨烯:用于锂离子电池的灵感来自艺术的二维碳阳极的计算发现
标题: Athos-Graphene: Computational Discovery of an Art-Inspired 2D Carbon Anode for Lithium-Ion Batteries
摘要: 二维(2D)碳同素异形体因其结构多样性和在能源存储和纳米电子学中的潜力而引起了越来越多的兴趣。我们提出了一种名为Athos石墨烯(AG)的新型2D碳同素异形体,它受到巴西艺术家Athos Bulcão几何图案的启发。通过密度泛函理论设计,AG具有周期性结构,并表现出高热力学和热稳定性,这体现在低的结合能(-7.96 eV/原子),没有虚晶格振动模式,并且在从头算分子动力学模拟中表现稳健,直至1000 K。它表现出各向异性机械性能,沿x方向和y方向的杨氏模量分别为585 GPa和600 GPa,泊松比分别为0.19和0.17。电子结构分析证实了其金属特性,而光学研究显示其在可见光和紫外区域的吸收各向异性。 对于锂离子存储,Athos石墨烯表现出强烈的锂吸附(-2.3至-1.0 eV),高的理论容量为836.78 mAh/g,以及低的平均开路电压0.54 V。表面的锂扩散势垒低至0.3 eV,层间的扩散势垒为0.66 eV,扩散系数大于6×10^-6 cm^2/s。这些特性使AG成为高性能锂离子电池阳极材料的有前景的选择。
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