Two-dimensional metallic pentadiamond as anode material for Li-/Na-/K-ion batteries with high performance

材料科学 单层 阳极 电池(电) 离子 金属 碳纤维 吸附 金属丰度 光电子学 电极 纳米技术 复合材料 物理化学 热力学 冶金 复合数 有机化学 天文 化学 功率(物理) 星星 物理
作者
Umer Younis,Imran Muhammad,Fizzah Qayyum,Wei Wu,Qiang Sun
出处
期刊:Materials Today Energy [Elsevier BV]
卷期号:20: 100664-100664 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.mtener.2021.100664
摘要

Abstract Metallic materials composed of light and rich abundant element such as carbon is of current interest in battery technology. In this study, as per the features of 3D pentadiamond reported recently, we propose a two-dimensional (2D) pentadiamond monolayer C558 composed of pentagons and octagons. Based on first-principles calculations, we show that the metallic C558 is dynamically and thermally stable. Furthermore, different from the semiconducting 3D-pentadiamond, the 2D-pentadiamond monolayer C558 shows intrinsic metallicity with several adsorption sites for Li, Na, and K ions, which enable it to exhibit superhigh theoretical capacity of 2727.51, 2231.49, and 743.86 mAh/g, low voltage of 0.33, 0.33, and 0.80 V, and low energy barriers 0.42, 0.25, and 0.10 eV, respectively. The intrinsic metallicity together with ultrahigh specific capacity and low migration barrier suggests that the novel C558 monolayer is promising for Li-, Na-, and K-ion batteries with high performance.
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