فاضل شجاعی

کاهش پیوسته ی منابع لیتیوم، توجه زیادی را به سمت توسعه باتری های قابل شارژ غیرلیتیومی که در آنها از مواد الکترودی ارزان که دارای سرعت بالای بارگیری/ باردهی یونی و ظرفیت ذخیره سازی مناسب هستند، جلب کرده است. در این راستا، در این مطالعه و با محاسبات نظریه تابعی چگالی(DFT)، خواص ساختاری، الکترونیکی و الکتروشیمیایی تک لایه 2D-C6N7 را جهت استفاده به عنوان الکترود در باتری های بر پایه ی سدیم و منیزیم مورد مطالعه قرار دادیم. به منظور مقایسه، فرایند بارگیری لیتیوم بر روی این ماده ی دو بعدی نیز بررسی کردیم. از آنجایی که مکانسیم کار باتری های یونی بر پایه ی فرایند بارگیری و باردهی یون های فلزی است، چینش های جذبی مختلفی برای برخی استوکیومتری های فرایند بارگیری هر یون بررسی کردیم. طبق محاسبات انجام شده، سیستم های که در آن ها حداکثر شش اتم لیتیوم، هفت اتم سدیم، و هفت منیزیوم به ازای دو واحد C6N7 جذب شده اند، دارای جذب خودبخودی بوده اند. این استوکیومتری ها به ترتیب معادل ظرفیت های ذخیره سازی 473، 552، و 1102 میلی آمپر ساعت بر گرم برای یون های اشاره شده هستند. مقادیر متوسط پتانسیل مدار باز محاسبه شده برای فرایند بارگیری یون های لیتیوم، سدیم، و منیزیم به ترتیب 828/1، 149/1، و 03/1 ولت هستند. ظرفیت ذخیره سازی قابل توجه و متوسط پتانسیل مدار باز بالاتر یک ولت برای بارگیری یون های اشاره شده نشان می دهد که تک لایه C6N7 می تواند جهت استفاده به عنوان کاتد در باتری های یونی قایل شارژ مورد استفاده قرار گیرد.