1.研究思路
21世纪，锂离子电池因为其寿命超长，使用安全，绿色环保的优点受到全世界的青睐，同时，对于锂电池的能量密度、充放电性能以及安全性能等方面的要求越来越高。因此，各国学者致力于开发性能更为优越的锂离子电池。伴随着石墨烯的发现与研究，其在锂离子电池的负极材料应用中表现出了优良的性质。同时也证明了二维材料在锂离子电池中应用的可行性和优越性。我们注意到，新型二维材料硼墨烯（borophene），具有和石墨烯相似的结构，作为二维材料的大的比表面面积，比石墨烯更大的比容量，良好的金属性，这些性质表明硼墨烯将会是一种非常有前途的锂离子电极材料。因此，我们小组决定采用第一性原理密度泛函理论对硼墨烯对于锂离子的吸附能和扩散性能进行计算，从而分析硼墨烯的储锂性能，研究硼墨烯在锂电池中的应用。
对于硼墨烯的研究，我们首先建立了模型，进行计算与验证，经过优化以后得出最佳的模型参数。然后我们参照石墨烯的研究方法，希望对硼墨烯的结构进行优化来提升它的性能。根据我们查看文献所得到的信息，石墨烯掺杂可以打开能带隙并调整导电类型，改变石墨烯的电子结构，提高石墨烯的自由载流子密度，从而提高石墨烯的导电性能和稳定性。此外，在石墨烯的碳网格中引入含氮,硼原子结构，可以增加石墨烯表面吸附金属粒子的活性位，从而增强金属粒子与石墨烯的相互作用，所以我们可以推测，用硼墨烯进行掺杂，可能会使电池性能得到相同的提升，但是关于硼墨烯，并没有进行过相关研究，于是我们决定对硼墨烯掺杂来研究其性能的变化，通过分析计算能够找到一种最佳的提高硼墨烯在锂电池中性能的方法，此处借鉴石墨烯掺杂分析的一套体系。
2.研究对象
硼墨烯（borophene）
3.研究方法
本次研究主要通过第一性原理密度泛函理论，分子动力学等理论进行计算，从理论上对硼墨烯，硼墨烯的嵌锂结构，掺杂的硼墨烯结构进行计算，对得到的能量，态密度进行分析，通过不断优化，从而得到最佳的模型。
建模工具为materials studio，计算软件主要是siesta。
我们首先通过已有的文献查找了硼墨烯的晶格参数和其结构数据，使用Materials Studio软件进行建模，建立硼墨烯模型，然后对晶格参数进行修正，在siesta中计算能量，得到最稳定，即最佳的结构模型。
在晶格参数优化完成后，在硼墨烯表面添加锂离子，在不同位置分别添加并计算其吸附能，比较吸附能大小来分析对锂离子的吸附作用。然后可以改变锂离子浓度，计算分析锂离子浓度对比容量的影响。
对于掺杂之后的硼墨烯，可以用相同方法进行研究。
4.研究方案
本组关于硼墨烯在锂电池中应用的研究，现已掌握MS建模，并已成功建立了硼墨烯的模型，在siesta中计算后得到态密度曲线与原文献对比发现，曲线基本相同，确定建模并没有出错。 晶格常数A=1.614 Å，B=2.861 Å， B–B键长分别1.615Å和1.883Å，键角分别为64.63° 和 50.79°。
按照下图所示结构，我们建立了硼墨烯模型。
通过用siesta计算我们对晶格参数进行了优化，优化的结果为a=1.638078Å，b=2.875136Å 我们建立的模型：
计算得到的曲线：
原文献曲线
在模型中添加锂离子：
导出结构数据，载入siesta计算得出态密度曲线：
然后，下一步我们准备进行掺杂和相关计算，通过对石墨烯掺杂的相关文献分析后，我们决定掺杂N，C，P，Si，S等元素，建立模型，计算对锂的吸附能并分析其在锂电池中的应用。
