随着电子设备、电动汽车和大型储能设备的发展，对超高能量密度电池的需求不断增加。因此，人们对新型电极材料，特别是用于锂离子电池的高容量正极材料进行了广泛的研究。在传统的设计模式中，基于过渡金属氧化物（TMO）的正极，如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等，使用过渡金属作为电化学活性的唯一来源，其理论容量受到每单位质量TM交换的电子数量的限制。此外，过渡金属的使用需要来自原材料成本和环境污染的压力。对于富锂阴极来说，在氧气水平下激活氧化还原反应可以在一定程度上提高电极性能，但结构稳定性较差，存在安全隐患。在正极设计方面，用高容量轻碳类似物取代TMO正极具有很大的优势。然而，由于高能sp2-pz轨道的π键较弱，这决定了它们的低电化学电势，因此在可再充电LIBs/SIBs电池正极的碳材料设计方面取得了突破，并提出了有效的策略。他们发现，通过p型掺杂策略，新的无过渡金属Li（Na）BCF2/Li（Na）B2C2F2阴极可以具有2.7-3.7V的高电势，达到破纪录的高能量密度（>1000Wh kg-1）。同时，它们在钠离子存储方面也显示出巨大的潜力。在这项工作中，研究人员发现p型掺杂策略对碳电极的Li+嵌入电势具有调节作用。强调石墨材料的高费米能级导致约0.2V的低Li+嵌入电势，而氟化石墨（CF）的碳原子杂化从sp2变为sp3，导致其电势上升到2.29V。然而，在锂化过程中，CF的费米能级电子饱和导致不可逆的结构变化。为了解决这个问题，研究人员提出，可以用硼原子取代几个碳原子，在价带附近产生非占据态（p型掺杂），有效地将BCF2的费米能级降低到-8.36eV，从而将Li+嵌入电势提高到3.49V，与LIBs电池的TMO正极相当。此外，p型掺杂的B-C-F不仅可以在锂化过程中获得良好的电子结构稳定性，而且由于硼和氟之间的强库仑相互作用，可以提高结构稳定性。令人惊讶的是，通过p型掺杂策略，他们首次将碳基负极材料转化为可应用于可充电电池的正极材料。这种p型掺杂策略可以通过在电化学电势和能带结构性能之间建立视觉联系来显著提高锂+/Na+嵌入电势并实现碳材料的结构稳定性，并且可以进一步应用于以电荷转移为主的其他离子插入/脱嵌系统，为开发下一代超高能量密度阴极材料提供了途径。更重要的是，这项研究提供了一种新的范式，可以从晶体结构搜索、相图计算、声子光谱、电子结构调谐、电压平台预测和离子扩散势垒等多个角度系统地评估电化学储能材料的性能。
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