Monocouches C6BN flexibles comme matériaux d'anode prometteurs pour des batteries K-ion à haute performance

Les batteries K-ion attirent une attention et des efforts de recherche considérables en raison de leur haute densité énergétique, de leur faible coût et de l'abondance élevée de K. Bien qu'elles soient considérées comme des alternatives appropriées aux batteries Li-ion, l'absence de matériaux d'électrode performants constitue un obstacle majeur à leur mise en œuvre. Sur la base de la théorie de la fonctionnelle de la densité, nous étudions systématiquement la faisabilité d'une monocouche C6BN récemment synthétisée comme matériau d'anode pour les batteries K-ion. La capacité spécifique est calculée à 553 mAh/g (K2C6BN), soit environ le double de celle du graphite. La monocouche C6BN est caractérisée par une grande résistance (rigidité dans le plan de 309 N/m), une excellente flexibilité (résistance à la flexion de 1,30 eV), une faible tension de sortie (tension moyenne à circuit ouvert de 0,16 V) et d'excellentes performances en taux (barrière de diffusion de 0,09 eV). Nous proposons également deux nouvelles monocouches C6BN. L'une a une énergie totale légèrement plus élevée (0,10 eV) que la monocouche C6BN synthétisée, montrant des propriétés électroniques améliorées et une affinité pour K. L'autre est même énergétiquement favorable en raison des liaisons B-N. Les trois monocouches C6BN montrent de bonnes stabilité dynamique, thermique et mécanique. Nous démontrons une excellente cyclabilité et une conductivité améliorée par adsorption de K, suggérant un grand potentiel dans des dispositifs de stockage d'énergie flexibles.