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鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)建方法與性能預測方法

文檔序號:41769089發(fā)布日期:2025-04-29 18:39閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建方法,其特征在于,當所述合金元素a為ge,x為0.25時,所述sic/nb1-xaxco2異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型為sic/nb0.75ge0.25co2,晶格參數(shù)為6.31?;當所述合金元素a為ge,x為0.50時,所述sic/nb1-xaxco2異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型為sic/nb0.50ge0.50co2,晶格參數(shù)為6.15?。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建方法,其特征在于,當所述合金元素a為sn,x為0.25時,所述sic/nb1-xaxco2異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型為sic/nb0.75sn0.25co2,晶格參數(shù)為6.46?;當所述合金元素a為sn,x為0.50時,所述sic/nb1-xaxco2異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型為sic/nb0.50sn0.50co2,晶格參數(shù)為6.35?。

4.一種權(quán)利要求1~3任一項所述的構(gòu)建方法構(gòu)建得到的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

5.一種權(quán)利要求4所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,所述性能預測包括能量穩(wěn)定性預測、熱力學穩(wěn)定性預測、鈉離子在異質(zhì)結(jié)構(gòu)上吸附穩(wěn)定性預測和導電性預測;

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,所述鈉原子吸附模型的構(gòu)建方法具體為:

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,所述計算是基于第一性原理castep模塊中實現(xiàn),交換關聯(lián)泛函采用gga-pbe廣義梯度方法描述。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,在計算電子性能數(shù)據(jù)時,平面波截斷能設置為450ev,采用4×4×1的k點網(wǎng)格進行布里淵區(qū)積分;在計算過程中,原子完全弛豫,力和能量收斂準則分別設置為0.01ev?-1和1×10-5ev。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,在吸附行為、擴散動力學和理論比容量計算過程中,采用帶有g(shù)rimme校正的dft-d3方法描述長程范德華相互作用,沿z方向設置大于15?真空層,避免層間相互作用。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性能預測方法,其特征在于,在進行從頭算分子動力學模擬時,采用nosé-hoover方法控制溫度、nvt系綜的條件下進行從頭算分子動力學模擬,溫度設置為300k,模擬持續(xù)時間為3000fs,時間步長為1fs。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了鈉離子電池負極材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)建方法與性能預測方法,屬于電化學儲能技術(shù)領域,通過Ge或Sn取代Nb原子得到Nb<subgt;1?</subgt;<subgt;x</subgt;A<subgt;x</subgt;CO<subgt;2</subgt;,再與2D?SiC復合構(gòu)建了SiC/Nb<subgt;1?x</subgt;A<subgt;x</subgt;CO<subgt;2</subgt;異質(zhì)結(jié)構(gòu),從而獲得電化學性能改善的鈉離子電池負極材料。單層Nb<subgt;2</subgt;CO<subgt;2</subgt;?MXene為負極材料提供了良好的電子導電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,引入SiC保障了優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高的理論容量;由SiC與Nb<subgt;1?x</subgt;A<subgt;x</subgt;CO<subgt;2</subgt;形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面在促進電子導電性和Na離子傳遞中起著重要的作用。由于Ge和Sn與C接近的電負性,使合金元素與C之間形成的A?C鍵強度大于Nb?C鍵,故增強了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,保持了電極結(jié)構(gòu)的完整性。

技術(shù)研發(fā)人員:盧學峰,任軍強,郭鑫,薛紅濤,李俊琛,湯富領
受保護的技術(shù)使用者:蘭州理工大學
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/4/28
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