Pentagonal B2C monolayer with extremely high theoretical capacity for Li-/Na-ion batteries

文献情報

出版日 2021-02-23
DOI 10.1039/D0CP06363K
インパクトファクター 3.676
著者

Jianbo Gao


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要旨

Recently, two-dimensional (2-D) materials with a Penta-atomic-configuration such as Penta-graphene have received considerable attention because of their potential applications in electronics, spintronics and ion batteries. Previously, Penta-graphene has been proposed as an excellent anode material for Li-/Na-ion batteries with a high theoretical capacity (1489 mA h g−1). Here, based on the first-principles calculations, we report that a new 2-D material namely Penta-B2C can become another excellent anode material with even higher theoretical capacity for Li-/Na-ion batteries than Penta-graphene. Our results demonstrate that Li/Na atoms can be stably adsorbed on Penta-B2C. Meanwhile, Penta-B2C shows metallic conductivity during the adsorption. Most strikingly, the theoretical capacities of Penta-B2C are as high as 1594 for Li and 2391 mA h g−1 for Na, which are superior to those of the most known 2-D anode materials. Especially, the Na theoretical capacity of Penta-B2C sets a new record among known 2-D anode materials. In addition, Penta-B2C possesses relatively low open-circuit voltage and a low diffusion barrier for ions, which are vital for anode materials. These results highly promise that Penta-B2C can be an excellent anode material with a fast charge/discharge rate and extremely high theoretical capacity for Li-/Na-ion batteries.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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