新型氮化硼同素异形体二维单层材料作为镁电池高性能负极的研究

本文推荐：本研究通过DFT模拟首次报道了具有三/六/八元环结构的金属性氮化硼同素异形体(Ir-BNNS)作为镁离子电池(MIBs)负极的性能。该材料展现出优异的镁吸附能(-0.831至-0.268 eV)、超高扩散速率(8.58×10-9 cm2/s)、低扩散势垒(0.098 eV)和卓越的储镁容量(849.31 mAhg-1)，其工作电压(0.134-0.426 V)完全满足安全电池应用需求，为开发新一代储能材料提供了重要参考。

　　

Highlight

本研究亮点在于发现具有独特三-六-八元环结构的金属性氮化硼同素异形体(Ir-BNNS)可作为高性能镁离子电池(MIBs)负极材料，其展现出创纪录的镁存储容量和超快离子扩散特性。

Methodologies

研究方法：所有计算均采用GAMESS软件完成。结构优化及能量学、电子结构和自然键轨道(NBO)分析使用HSE06方法，并应用Grimme提出的DFT-D3色散校正项处理范德华力作用。自洽场收敛标准设为10^-6。

Electronic and structural features of Ir-BNNS

电子与结构特征：如图1a所示，Ir-BNNS具有CMMM空间群(D2H-19)结构，包含三/六/八元硼氮环。六元环中B-N键长约1.47 ?，八元环中B-N键长在1.42-1.52 ?范围波动，展现出独特的键长分布特征。

Conclusions

研究结论：通过DFT/HSE06模拟证实，Ir-BNNS对单个镁原子在八元环位点(I)表现出最佳吸附性能(-0.831 eV)，电荷转移分析显示镁原子作为电子给体向基底转移约1.36 e^-电荷。该材料具有理想的金属导电性和结构稳定性，是极具前景的镁电池负极候选材料。