近日，我院楊宗獻、路戰(zhàn)勝團隊和加州大學-Irvine武汝前教授合作在凝聚態(tài)物理領域Top期刊Applied Physics Letters發(fā)表了題為《Research on the mechanism of interactions between Li/Na/K atoms and electrode materials》的研究論文，第一作者為博士生龐玉東。

隨著對高容量電池材料的需求不斷增長，探索鋰/鈉/鉀原子與電極材料之間的相互作用機制備受關注。我們的近期研究基于能帶模型中能夠容納一個電荷的最低空軌道的中心（?ɑ）所處的能級位置作為描述符（圖1），旨在高效識別高性能電極材料，特別是來自二維過渡金屬硫族化合物和C、N化合物（MXene）的材料。

圖1. 基底材料獲得電子的理論狀態(tài)密度 (DOS) 模型

我們基于高通量的密度泛函理論計算了Li/Na/K原子在122個TMDC和MXene材料表面的吸附，揭示了這個描述符與吸附能（Ead）之間的強線性關系(圖2)，表示為 Ead = ?ɑ + b。而擬合參數(shù)?ɑ和b分別與基底和吸附物的固有性質相關。具體來說，描述符?ɑ代表了電極材料容納額外電子的能力，而截距b則由堿金屬原子的電離能（EIP）和陽離子與帶負電底物之間的耦合能（Ecp）決定。

圖 2. Li（a）、Na（b）和 K（c）原子在基底（包括總共 122 個 TMDC 和 MXenes）上的吸附能與描述符 ea 之間的線性擬合

這一發(fā)現(xiàn)為設計高容量電池材料提供了實用指南，并為未來在該領域的進一步發(fā)展提供了可能的指導。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1063/5.0170674

（物理學院 路戰(zhàn)勝）