材料院高飞-胡望宇团队在碱金属离子电池材料领域取得研究进展

近日，高飞教授（中组部千人计划）与胡望宇教授领衔的先进能源材料模拟研究中心在《Journal of Materials Chemistry A》（JCR大类一区，IF= 8.867）上发表文章”A First-principles Investigation of ScO2 Monolayer as Cathode Material for Alkali Metal-ion Batteries”。论文第一作者为刘智骁助理教授，第一通信作者为邓辉球教授，第二通信作者为张世国教授。

锂离子电池已广泛应用在智能移动设备与电动汽车等领域。目前商业化的锂离子电池正极材料受限于充放电过程中的脱锂/嵌锂机制，其能量密度能很难突破200 Wh/kg。寻找高比容量和能量密度的新一代正极材料是电池行业面临的重要挑战。此外，由于地壳中锂含量有限，用含量丰富的钠和钾替代锂也是电池发展的必经之路。基于密度泛函理论（density functional theory）的第一性原理原子模拟方法可为新型电池材料的设计提供有效的指导。

该论文通过理论计算发现，ScO2单层纳米片作为碱金属（锂、钠或钾）离子电池的正极材料可提供不低于348 mAh/g的比容量和超过1000 Wh/kg的理论能量密度。虽然在充放电过程中ScO2纳米片会发生相变，但其仍能保持二维结构特点；此外，ScO2也不会因为在放电过程中自发生成碱金属氧化物而损失比容量。