2018年第7期（总第247期）
doi:10. 3969/j. issn. 1009 3230.2018. 07.005
应用能源技术
电极－集流体铝烯/Ni（111）的界面特性研究
胡少轩
（华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院，武汉430074）
摘要：基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了铝烯在Ni(111)表面上的晶体结构、稳定性、电子结构和成键性质。计算结果表明，铝烯在Ni(111)表面形成时为放热反应，且两者在界面处的Al原子和Ni原子形成较强的化学键合，使得铝烯/Ni(111）体系具有很好的稳定性，随后的电子态密度、电子局域函数和差分电荷的分析也证明了这一点。良好的稳定性有利于铝烯/Ni(111)界面在实验中实现，并且铝烯/Ni(111)体系还具有优越的电传导性，其可能在未来作为电极和集流体组合在铝离子电池中具有潜在应用。
关键词：Ni(111)界面；铝烯；第性原理计算；电子结构
中图分类号：TG146.1
文献标志码：B
文章编号：10093230(2018)070015-03
Electrode-currentCollector,Aluminene/Ni(111)Interface
CharacteristicsResearch
HU Shao xuan
(China EU Institute for Clean and Renewable Energy, Huazhong University of Science
and Technology, Wuhan 430074,China)
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Abstract: Using first principles calculations based on density functional theory ( DFT), we have investigated the structure stability and electronic properties of the aluminene/Ni(111) interface. We found that the Al and Ni atoms form strong chemical bond on the interface which makes the system stable, Besides, the system also has superior electrical conductivity, it may be used as a combination of electrode and current collector in aluminum ion battery.
Key words: Ni (111) interface; Aluminene; First principles calculation; Electronic structure
0引言
2015年4月6日，Nature在线发表了美国斯坦福大学戴宏杰教授团队关于铝离子电池的论文" An ultrafast rechargeable aluminium ion batter"[1]，一时间引起了人们对这种新型电池的广泛关注。这篇论文报道的铝离子电池以金属铝为负极、三维泡沫石墨烯为正极，以含有四氟化铝阴离子的离子液体为电解液，在室温下实现了电池长时间可逆充放电。尽管该团队目前制备的只是铝离子电池的维形，但其廉价的原材料以及优异的循环性能使得人们确信，在不久的将来铝离子电
收稿日期：2018-0326
修订日期：201805-18
作者简介：胡少轩，华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院。
万方数据
池将会成为新能源领域的新宠。
之后Yu等(2)利用CVD和等离子体刻蚀的方法在泡沫石墨烯电极上打上纳米级小孔，实现了正极的高比表面，高柔性，高导电性以及良好的机械强度等优良特性，用这种材料作为正极的铝离子电池，展现出了低充电截止电压，高放电容量以及优秀的循环性能。可以由此看出，研究电极材料是改进铝离子电池电化学性能的的关键。
在以金属铝为负极的同时，该结构还采用了 Ni作为负极集流体，形成了Ni/AI界面。在放电过程中，负极发生氧化反应失去电子，通过集流体经外电路到达正极。最近，由于硼烯的成功制备，与其同族的铝烯也受到了的关注。Kamal[3]和 Yuan[4]等分别通过第一性原理计算分别预测了