随着移动式电子产品的普及，市场对高性能的离子电池需求急速上升。研究和开发高性能离子电池已成为全世界热点之一。二维材料因具有良好的离子传导性能和电学性能在电极材料开发领域引起广泛关注。作为一种新型的二维材料，磷烯由于独特的褶皱层状构型、面内各向异性的电学、光学和热学性质，在可循环离子电池、太阳能电池和场效应管等器件中有广泛应用潜力。

IAM团队程迎春教授课题组与美国伊利诺伊大学、美国阿贡国家实验室等相关课题组合作，通过高分辨电镜观察到钠离子在磷烯中传导方向具有高选择性，通过理论计算钠离子在不同方向迁移的能量势垒，证明了不同方向巨大的势垒差异决定了高选择性传输，如上图。该工作近期发表于纳米快报Nano Letters 16, 2240 (2016)。

IAM团队程迎春教授课题组与美国伊利诺伊大学，上海大学，阿卜杜拉国王科技大学和燕山大学相关课题组合作，通过高分辨率透射电子显微镜观察和第一性原理计算研究发现钠插层诱导磷烯中层与层之间的相对滑移，磷烯构型从AB型变为 AC型，如上示意图。实验中还观察到由晶格约束导致的局部非晶化现象，同时理论预测钠或其他金属原子的插入在磷烯中引入了n型载流子。该项工作近期发表于Chemistry of Materials 29, 1350 (2017)。

以上成果对理解钠离子和磷烯的相互作用非常重要，为基于磷烯的钠离子电池研究提供了原子级别的理论和实验数据。两项工作得到了国家自然科学基金，国家基础研究计划，以及有机电子和信息显示协同创新中心等项目的资助和支持。

文章链接：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b04514

http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/acs.chemmater.6b05052

文章附件：

NanoLetters-cheng2016.pdf

ChemMater-cheng2017.pdf