近日，李印威教授课题组在碱金属离子电池负极材料方面取得新进展，在《PRX Enengy》期刊上发表了题为“Be2C5 monolayer with quasiplanar pentacoordinate carbon atoms and ultrahigh energy density as a Dirac anode for potassium-ion batteries”的学术论文，该论文第一作者为我院2021级凝聚态物理研究生王飞龙，通讯作者为李印威教授、徐美玲副教授以及吉林大学赵宏健教授。
为满足未来不同领域对于大规模储能系统的巨大需求，研发出高性能的碱金属离子电池负极材料一直是目前科研人员着力攻克的重要科研难题。针对这一关键问题，李印威教授课题组利用晶体结构预测技术（CALYPSO）与第一性原理计算相结合的方法，设计了一种新型的热力学稳定的Be2C5单层作为钾离子电池的负极材料，结构中包含独特的1,5-二甲基萘单元，并且甲基中的碳原子与邻近的Be/C原子形成准平面五配位碳基团，电子性质计算表明Be2C5单层具有独特的Dirac态，可以有效促进电荷输运。进一步的电化学性能计算表明，Be2C5单层具有2060 mAh/g的超高理论比容量和0.28 V的低的平均开路电压(OCV), 这进而导致了5455 mWh/g的能量密度。此外，Be2C5单层也表现出其他有趣的行为，如：(i) K离子迁移能垒低至0.074 eV，这有利于快速充放电; (ii) 杨氏模量为~243 N/m，呈现出优异的机械强度; (iii)与电解质具有良好的相容性; (iv)在钾化过程中，体积膨胀率低至0.68%; 以及(v) 独特的“自掺杂”效应，有利于高的电子导电性。这些性质表明Be2C5单层具有优越的性能，与现有的2D材料相比，未来确实是钾离子电池负极的潜在候选材料。
《PRX Energy》，作为《Physical Review X》的子刊，是APS于2021年推出的一本全新的开放获取（Open Access，OA）期刊。该期刊的主要目标是收录与能源、存储和相关技术研究相关的稿件，从而为能源研究和技术的跨学科领域提供一个具有高度影响力的交流平台。目前在科技部项目的中期汇报中，《Physical Review X》的子刊，例如《PRX Energy》、《PRX Quantum》等被视为具有国际影响力的高端期刊。
论文链接：https://doi.org/10.1103/PRXEnergy.2.033012
徐美玲：现任江苏师范大学副教授，硕士生导师，长期从事量子功能材料设计和物性调控方面的研究工作，已取得丰硕成果，目前主持国家自然科学基金项目2项，江苏省高等学校自然科学面上项目1项；以第一作者和通讯作者先后在国外顶尖期刊PRL、PRX Energy、PRB/Research、Nano Energy等共发表SCI论文29篇；受邀在化学领域顶级期刊Chem. Sci.撰写《Materials by Design at High Pressures》综述1篇；合作发表JACS 1篇，Nat Commun 2篇。荣获2021年度江苏省高等学校科学技术研究成果奖一等奖(3/5)，徐州市自然科学优秀学术论文一等奖,第十九届江苏省高校大学生物理与实验科技作品创新竞赛优秀指导教师，BET体育365投注官网2022年度青年教师教学竞赛二等奖以及本科毕业论文优秀指导教师、校先进工作者、巾帼建功标兵、优秀工会积极分子、聘期考核优秀等奖励或荣誉称号。
李印威：国家优秀青年基金获得者，入选江苏省“333高层次人才培养工程”第二层次培养对象、“六大人才高峰”高层次人才计划、高校优秀科技创新团队带头人以及“青蓝工程”优秀青年骨干教师。主要从事高压下新型功能材料的设计，在Nature、Nature Communications、PRL、PNAS等期刊发表SCI论文50余篇，被引2500余次，多篇入选ESI高被引论文。获获教育部自然科学奖一等奖（排名第四）、中国新锐科技人物、徐州市十大青年科技奖等荣誉。现任中国四个期刊 Chinese Physics Letters、 Chinese Physics B、 Acta Physica Sinica 和 Physics 的青年编委。