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石墨烯-赤铁矿异质结构的界面设计增强对锂的吸附和扩散( Interfacial Design on Graphene–Hematite Heterostructures for Enhancing Adsorption and Diffusion towards Superior Lithium Storage )
Q Zhang P Han J Mei
赤铁矿是一种很有前途的锂离子电池电极材料,与石墨烯偶联形成Gr/Fe2O3异质结构可以充分利用各组分的优点,提高锂离子电池的储锂性能。然而,对于Fe2O3的终止对界面结构和电化学性能的影响却鲜有研究。本文通过第一性原理计算,研究了三种典型的Gr/a-Fe2O3界面体系,即单Fe端口(Fe-O3-Fe-R)、双Fe端口(Fe-Fe-O3-R)和O端口(O3-Fe-Fe-R)结构。结果表明,Gr/Fe-O3-Fe-R体系具有良好的结构稳定性、较高的吸附能力、较低的体积膨胀和较小的界面扩散势垒。同时,本文还进一步研究了活性杂原子(如B、N、O、S和P)对Gr的修饰作用,对界面结构和Li存储行为进行了分析。结果表明,该体系的结构稳定性和界面性能得到了提高。此外,掺N的Gr/Fe-O3-Fe-R改变了扩散途径,使Li原子易于实现自由扩散,缩短了扩散途径。
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