编号：CYYJ03671

篇名：二维硼锑薄膜作为锂硫电池锚定材料的第一性原理研究

作者： 杨殷晨 任山令 杨志红 王允辉

关键词： 多硫化物 吸附能 第一性原理 二维材料 穿梭效应

机构： 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院 江苏省新能源工程技术实验室

摘要： 锂硫电池因其更高的理论能量密度而在电化学储能技术研究中受到越来越多的关注。但是长链多硫化物在电池的充放电过程中容易溶解到电解液中,会造成“穿梭效应”,影响硫电极和锂硫电池的循环稳定性。本文基于第一性原理计算,研究了二维硼锑(BSb)单层作为锂硫电池的锚定材料并抑制穿梭效应的可能性。通过计算多硫化物在BSb单层上的吸附能、物理和化学吸附、差分电荷密度、态密度(DOS)、扩散势垒以及吉布斯自由能,系统地研究了Li2Sn在BSb单层上的吸附过程。随着硫在锂化过程的进行,Li2Sn分子的吸附能从1.64 eV增加到3.44 eV,从而有效地抑制了多硫化物在电解液中的溶解。化学吸附在硫的锂化过程的早期阶段占优,在Li2S6阶段可以形成化学键,保证了高阶Li2Sn能够被有效地吸附并抑制穿梭效应。态密度的计算结果表明,吸附后BSb单层的带隙从0.51 eV降低到0.24 eV,从而有效地改善了导电性。通过CI-NEB方法计算得到了最佳的迁移路径。BSb单层良好的吸附性能和导电性表明其有望成为锂硫电池正极的锚定材料。