8月13日消息，一项发表于arXiv预印本平台的第一性原理计算研究系统评估了二维硼化铜Cu8B14作为锂离子电池负极材料的性能潜力。该材料理论比容量达430mAh/g，显著优于商用石墨负极的372mAh/g，锂离子扩散势垒仅0.32eV，扩散系数约2.26×10^-5 cm²/s，开路电压0.53V处于0.1至1.0V的最优负极工作电压区间。 研究团队通过密度泛函理论（DFT）计算发现，Cu8B14单层在高温下保持结构完整性，电子结构计算确认原始体系和锂负载体系均具有金属性特征，确保良好的电子传导。系统锂化过程表明该材料可容纳大量锂离子而维持结构稳定。 值得注意的是，研究还考察了一种实验已确认的线缺陷构型对性能的影响。含线缺陷的单层理论容量约385mAh/g，且线缺陷将锂离子迁移势垒进一步降低至0.21eV，宏观扩散系数提升至约5.6×10^-4 cm²/s。这一结果证实结构缺陷可加速该材料的锂离子传输动力学，为通过缺陷工程优化负极性能提供了理论依据。 二维材料作为电池负极的研究近年来受到广泛关注，包括石墨烯、MXene、磷烯和各类二维硼化物。硼化铜体系兼具高容量和低扩散势垒的优势，但仍需实验合成和电化学验证来确认计算预测。该研究为下一代高能量密度锂离子电池的负极材料探索提供了新的候选体系。 （来源：arXiv）