摘要
由于在化石燃料的燃烧，产生过多的二氧化碳导致了温室效应的产生，加重了环境污染和能源危机，使得形势日渐严峻。在过去的几十年，人们一直在努力开发可再生能源，在各种报道的可持续能源存储系统中，可充电金属离子电池被广泛应用。目前，锂离子电池（LIBs）虽然作为最成熟的电化学能源存储设备，然而它却面临着锂自然资源含量低且分布不均匀等问题，造成了LIBs价格过于昂贵，无法满足现代大规模储能的需求。相对于LIBs，钠离子电池作（SIBs）为一种新型的“后锂离子电池”，因其钠在自然界中储量丰富、分布广泛且能量密度与LIBs近似等优点，被认为是取代LIBs的新型二次电池，在大规模廉价储能领域显示出广阔的应用前景,受到了近年来国内外研究的极大关注。随着研究的深入，人们发现缺乏合适的SIBs阳极材料成为其发展的主要障碍。本文我们通过采用粒子群智能搜索算法与第一性原理计算相结合的方法，系统地探索了Y-C体系二维结构空间，提出了一种新型稳定的Y4C3化学成分。它具备P-3m1对称性，具备较好的热力学和动力学稳定性，以及本征金属性。进一步评估它作为SIBs电极应用，发现P-3m1Y4C3具有优越的金属钠离子电池阳极应用潜力，展现出高钠离子吸附能力、低迁移势垒(~0.10eV)、高比容量(~752mAhg-1)、和低开路电压(0.15eV)等电学性能。本文工作为SIBs阳极材料提供了新的化学成分和候选结构模型，同时为后续实验研究提供参考与借鉴。
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