硼烯能否作为高性能锂离子电池的有前景的阳极材料？

电子产品的快速发展激励科学家设计和探索具有超高充放电能力的新型电极材料，例如石墨烯和MoS2的二维（2-D）纳米结构。在本研究中，预测另一种二维纳米片，即硼烯层，作为高性能锂离子电池的有前景阳极材料，基于密度泛函理论计算。我们的研究表明，锂原子能够与硼烯表面强结合，容易地存在于纯锂（+）状态。锂扩散的能量壁垒相当小（0.007 eV），导致其沿硼烯未波动的方向超高扩散率，估计为在室温下比MoS2（石墨烯）快10^4（10^5）倍。当锂含量达到0.5时，可以实现高达1239 mA·h/g的锂存储能力。较低的平均工作电压为0.466 V和金属特性使得硼烯作为可能的阳极材料。此外，研究了受到Ag (111) 基底影响的硼烯上的锂吸附和扩散特性。发现Ag (111) 基底的影响非常微弱。锂原子仍然能够以-2.648 eV的强结合能绑定在硼烯上。锂沿未波动方向扩散时，可保留0.033 eV的小能量壁垒，这能产生高锂扩散率。此外，还探索了基于硼烯的钠离子电池的性能。我们的结果表明，基于硼烯的锂离子电池预期具有极高的倍率能力。