First-principles study of dual-doped graphene : Towards promising anode materials for Li/Na-ion batteries

Dublin Core

Título

First-principles study of dual-doped graphene : Towards promising anode materials for Li/Na-ion batteries

Tema

GRAFENO
BATERIAS
BIBLIOGRAFIA NACIONAL QUIMICA
2018

Abstract

Two-dimensional materials as electrodes have significant potential in energy storage and conversion and can address the issues related to battery technologies. Accordingly, first-principles calculations were executed to search for the best possible anode material for Li/Na ion batteries. Three families of dual-doped graphene (DDG) including Be–B, BeN, and BeO were studied because it is easier to synthesize DDG instead of its mono-doped counterpart. Among them, Be–B DDG was found to be the most promising since it can cause a massive increase in the adsorption of Li (2.33 eV, by 3.1 times) and Na (2.24 eV, by 4.3 times) at the vdW-DF/DZP level of theory. The integration of these ions caused the structures to become metallic, resulting in good electronic conductivity, which is essential for anode materials. Furthermore, Be–B DDG exhibited an average open circuit voltage of 2.34 V (1.3* V) and 1.82 V (1.02* V) for Li and Na, respectively, when the energy of the isolated gas-phase (* represents the energy of one atom taken from the bulk) is used for Li and Na. This modest average open circuit voltage of 1.3* V for Li is in the range of that of the most commonly used graphite-Li (0.11 V) and TiO2-Li (1.5–1.8 V). Moreover, the negligible percentage change in the plane of Be–B DDG during the intercalation of Li/Na ensured good cyclic stability. Additionally, the exceptional storage capacities of 2334 mA h g−1 for Li and 1012 mA h g−1 for Na with an open circuit voltage of 0.23* V and 0.25* V, respectively, shows that Be–B DDG has potential as a remarkable anode material for LIBs and SIBs.

Autor

Ullah, Saif
Sato, Fernando

Fuente

New Journal of Chemistry v. 42, no. 13, 2018. --        p. 10842-10851

Editor

Royal Society of Chemistry

Fecha

2018

Derechos

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Formato

PDF

Idioma

Inglés

Tipo

Artículo

Identificador

DOI:10.1039/C8NJ01098F

Document Item Type Metadata

Original Format

PDF
Fecha de agregación
November 29, 2018
Colección
Bibliografía Nacional Química
Tipo de Elemento
Document
Etiquetas
,
Citación
Ullah, Saif, “First-principles study of dual-doped graphene : Towards promising anode materials for Li/Na-ion batteries,” RIQUIM - Repositorio Institucional de la Facultad de Química - UdelaR, accessed June 24, 2019, http://riquim.fq.edu.uy/items/show/5475.
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