Borophene, the boron atom analogue to graphene, being atomic thick have been just recently experimentally fabricated. In this work, we employ first-principles density functional theory calculations to investigate the interaction of Ca, Mg, Na or Li atoms with single-layer and free-standing borophene. We first identified the most stable binding sites and their corresponding binding energies as well and then we gradually increased the ions concentration. Our calculations predict strong binding energies of around 4.03 eV, 2.09 eV, 2.92 eV and 3.28 eV between the borophene substrate and Ca, Mg, Na or Li ions, respectively. We found that the binding energy generally decreases by increasing the ions content. Using the Bader charge analysis, we evaluate the charge transfer between the adatoms and the borophene sheet. Our investigation proposes the borophene as a 2D material with a remarkably high capacity of around 800 mAh/g, 1960 mAh/g, 1380 mAh/g and 1720 mAh/g for Ca, Mg, Na or Li ions storage, respectively. This study can be useful for the possible application of borophene for the rechargeable ion batteries.
Functionalization of graphene sponge electrodes with two-dimensional materials for tailored electrocatalytic activity towards specific contaminants of emerging concern
A Record-High Ion Storage Capacity of T-Graphene as Two-Dimensional Anode Material for Li-ion and Na-ion Batteries
近年来，开发具有高性能，特别是具有高离子存储容量的可应用的二维（2D）电极材料已成为越来越令人着迷的追求。基于第一性原理计算，我们报道了一种新型碳基二维材料T-石墨烯具有创纪录的Li/Na存储容量。T-石墨烯对Li的容量高达2233.2 mA h g-1，对Na的容量可达2357.2 mA h g-1，是商用石墨的6倍，是迄今为止鉴定的2D负极材料中最高的。研究表明，T型石墨烯的储能能力主要得益于其较低的原子质量和特殊的周期性晶格结构。T-石墨烯不仅具有储能容量，而且具有稳定的离子吸附、良好的导电性、快的离子扩散速度和低的开路电压等优点，是锂离子电池和钠离子电池储能容量的优良负极材料。
Theoretical Studies on Sodium Storage Mechanism in Hard Carbon Anodes of Sodium-Ion Batteries: Molecular Simulations Based on Machine Learning Force Fields
Two-Dimensional GaN: An Excellent Electrode Material Providing Fast Ion Diffusion and High Storage Capacity for Li-Ion and Na-Ion Batteries
确定适用的负极材料是锂离子电池和钠离子电池（LIB和NIB）技术的重要任务。我们提出GAN单层（2D GAN）可以是一个很好的阳极候选者。GAN单层表现出稳定的Li/Na吸附和固有的低理论电压。最令人兴奋的是，在GAN单层中可以同时实现高存储容量和极快的Li/Na扩散。对于Li，存储容量和扩散势垒分别为938 mA h g-1和80 meV。Na的值为625 mA h g ~（-1）和22 meV。与已知的具有类似规模的离子扩散屏障的2D阳极材料相比，GAN单层几乎具有迄今为止发现的最高的Li/Na存储容量。我们的工作表明，二维GAN是一种有前途的阳极材料，提供快速的离子扩散和高存储容量。
A first-principles study on the effect of oxygen content on the structural and electronic properties of silicon suboxide as anode material for Lithium Ion Batteries
In search of high performance anode materials for Mg batteries: computational studies of Mg in Ge, Si, and Sn
我们目前的从头算研究的结构，能量学，和扩散性能的Mg在Si，Ge和Sn金刚石结构，以评估其潜在的插入型阳极材料的镁电池。我们表明，Si可以提供最高的比容量（3817毫安时g-1）和最低的平均插入电压（~0.15 eV vs. Mg）的Mg存储。然而，由于其显著的晶格膨胀百分比（~216%）和缓慢的Mg扩散，Sn和Ge更有吸引力;两种阳极具有比Si更低的晶格膨胀（分别为~ 120%和~ 178%）和扩散势垒（对于单Mg扩散，分别为~0.50和~0.70 eV）。我们表明，镁-镁相互作用在不同阶段的充电可以显着降低扩散势垒相比，单原子扩散，高达0.55 eV。
Characterizing High-Capacity Janus Aminobenzene-Graphene Anode for Sodium-Ion Batteries with Machine Learning
Google DeepMind（谷歌DeepMind）；BIFOLD -- Berlin Institute for the Foundations of Learning（BIFOLD——柏林学习与数据基础研究所）；Department of Artificial Intelligence, Korea University, Anam-dong, Seongbuk-gu, Seoul 02841, Korea（韩国大学人工智能系）
Theoretical prediction of MoN2 monolayer as a high capacity electrode material for metal ion batteries
近年来合成的二维（2D）材料MoN 2具有环境友好、易提纯、热稳定性高等优点，在清洁能源和可再生能源领域显示出巨大的应用潜力。本文通过第一性原理计算表明，单层MoN_2有望成为金属离子电池的高容量电极材料。首先，通过声子色散和剥离能的计算，证实了MoN 2单层膜的结构稳定性，并且在实验中可以从其体相剥离。其次，所有研究的金属原子（Li，Na和K）可以吸附在MoN 2单层，与原始和掺杂的MoN 2是金属。第三，金属原子在MoN 2上具有中等/低的迁移势垒，这确保了作为电池电极的优异循环性能。此外，计算的平均电压表明，MoN 2单层适合作为锂离子电池的阴极和钠离子和钾离子电池的阳极。最重要的是，作为锂离子电池的阴极，MoN 2具有可比的平均电压，但比通常的商业阴极材料大1-2倍的容量（432 mA h g-1）;作为钠离子电池的阳极，MoN 2的理论容量（864 mA h g-1）比典型的2D阳极材料如MoS 2和大多数MXene大2-5倍。最后，我们还提供了其他过渡金属二氮化物材料的容量估计。我们的工作表明，过渡金属二氮化物MoN 2是一种有吸引力的高存储容量的二维电极材料。
Operando monitoring of single-particle kinetic state-of-charge heterogeneities and cracking in high-rate Li-ion anodes
近年来，对能够存储更多能量、更快充电和更长使用寿命的电池技术的需求迅速上升，这主要是由交通运输电气化和电网规模储能系统的推动。这导致了许多有前途的新型高倍率锂离子电池电极材料的开发。为了合理化和改善材料性能，至关重要的是要了解在实际电池运行过程中发生的纳米到中尺度的基本离子嵌入和降解机制。在这里，我们应用一个简单的实验室为基础的operando光学散射显微镜的方法来研究微米级棒的高速率阳极材料Nb $_{14}$ W $_3$ O $_{44}$在循环过程中的速率高达30 C。我们直接可视化杆的伸长，通过与系综X射线衍射的比较，使我们能够确定单个粒子的荷电状态（SOC）。还观察到散射强度随SOC的连续变化，使得能够观察到单个颗粒内的非平衡动力学相分离。相场建模（由脉冲场梯度核磁共振和电化学实验提供信息）被用来验证这种分离的动力学起源，其起因于锂离子扩散系数对SOC的依赖性。最后，我们见证了这种颗粒内SOC异质性如何导致颗粒开裂;我们跟踪所得碎片的循环行为，并表明它们可能与电极电断开。这些结果表明，光学散射显微镜的权力，以跟踪快速的非平衡过程，往往发生在不到1分钟，这将是不可访问的既定表征技术。
Carbon Layer Orientation and Closed-Pore Construction Achieving Ultra-Low Specific Surface Area Hard Carbon for High-Performance Na-ion Storage
School of Materials Science and Engineering, Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学材料科学与工程学院）；Siyuan Laboratory, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Vacuum Coating Technologies and New Materials, Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Manipulation, Department of Physics, College of Physics & Optoelectronic Engineering, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院物理系、广东省纳米光子学调控重点实验室、广东省真空镀膜技术与新材料工程技术研究中心、思源实验室）；Department of Semiconductor Engineering, Hoseo University（韩国好星大学半导体工程系）
Electrochemical properties of Na$_{0.66}$V$_4$O$_{10}$ nanostructures as cathode material in rechargeable batteries for energy storage applications
我们报道了Na $_{0.66}$ V $_4$ O $_{10}$纳米结构作为可充电电池阴极材料的电化学性能。室温X射线衍射图的Rietveld精修显示具有C2/m空间群的单斜相。所制备的半电池的循环伏安曲线在~3.1和2.6~V处呈现氧化还原峰，这是由于V $^{5+/4+}$之间的两相转变反应，并且可以归属于Na离子的单步脱嵌/嵌入。我们观察到良好的循环稳定性，在电流密度为3和50 mA g $^{-1}$下，放电比容量（相对于Na $^+$ /Na测量）分别在80（$\pm$ 2）和30（$\pm$ 2）mAh g $^{-1}$之间。还用Li阳极测试了Na $_{0.66}$ V $_4$ O $_{10}$电极的电化学性能，其显示出比Na更高的容量，但衰减更快。利用密度泛函理论，我们计算了Na空位的形成能;在材料的本体中为3.37~eV，在（100）表面上为2.52~eV，这强调了纳米结构的重要性。
