氢化硼单层材料在镁离子电池中的应变调控电化学性能研究：第一性原理计算分析

（编辑推荐）本研究通过第一性原理计算（DFT）系统评估了应变调控下氢化硼（HB）单层作为镁离子电池（MIBs）负极材料的性能，揭示其低扩散能垒（0.24 eV）、高理论比容量（897.71 mAh/g）和稳定电压特性，为开发高能量密度、快速充放电的新型二维纳米电极材料提供了理论依据。

　　

Highlight

氢化硼（HB）作为一种新型二维纳米材料，其卓越的电子与化学特性在镁离子电池（MIBs）应用中展现出巨大潜力。本研究通过第一性原理计算（DFT）揭示了应变对HB性能的调控作用，重点分析了镁离子扩散能垒（E_b）、理论比容量（TSC）和开路电压（OCV）等关键参数。

Structure and electronic attributes

HB单层晶格参数优化后为a=3.032 ?、b=5.314 ?（图1a），与前期实验数据高度吻合。硼原子间键长1.76 ?，层间氢原子距离1.24 ?，这种独特结构为镁离子迁移提供了理想的通道。

Conclusions

本研究表明：1）HB对Mg原子的吸附能达3.49 eV；2）超低扩散能垒（0.24 eV）赋予其优异的离子迁移率；3）高达897.71 mAh/g的理论比容量远超传统材料。这些发现证实应变调控的HB单层是兼具高能量密度和长循环寿命的理想MIBs负极候选材料。

（注：翻译采用动态等效原则，将"adhesion energy"译为"吸附能"符合电化学领域术语习惯；"pores"意译为"通道"以突出结构特征；保留原文技术参数格式如?/eV/mAh/g等专业单位）