在双轴应变下作为电池阳极的2H-Mo2C基MXenes的第一原则研究
Satchakorn Khammuang1, Anucha Pratumma1, Aparporn Sakulkalavek2,3
1College of Advanced Manufacturing Innovation, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok 10520, Thailand. komsilp.ko@kmitl.ac.th.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|July 12, 2023
概括
基于碳化物 (Mo2C) 的MXenes的应变工程提高了它们作为离子电池 (LIB) 的阳极材料的性能. 施加压力应变降低了离子扩散的能量障碍,提高了电池容量和效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
- 计算化学计算化学
背景情况:
- MXenes是先进的2D材料,具有用于储能应用的巨大潜力.
- 通过应变工程调整材料特性对于优化离子电池 (LIB) 等设备的性能至关重要.
- 基于碳化 (Mo2C) 的MXenes正在因其独特的特性而受到探索.
研究的目的:
- 调查基于Mo2C的压力2H相MXenes (Mo2C和Mo2CO2) 作为LIBs的阳极材料的潜力.
- 分析双轴应变对吸附,扩散和储存能力的影响.
- 为了评估这些应力MXenes的稳定性和开放电路电压 (OCV).
主要方法:
- 用密度函数理论 (DFT) 的计算来研究吸附和扩散.
- 对Mo2C和Mo2CO2表面施加了4%至4%的双轴应变.
- 在400K的初始分子动力学 (AIMD) 模拟被用来验证原子的稳定性.
主要成果:
- 对于Mo2C (-0.96 eV) 和Mo2CO2 (-3.13 eV) 的最低吸附能量是在0%应变时观察到的.
- 压缩应变降低了离子扩散能量障碍,而拉伸应变增加了它们.
- 理论容量达到了788.61 mA hg−1 (Mo2C) 和681.64 mA hg−1 (Mo2CO2) 的高度.
- 平均OCV为0.35V (Mo2C) 和0.63V (Mo2CO2) 在0%应变时,随着拉伸应变而增加.
结论:
- 基于Mo2C的MXenes显示出作为LIBs的高性能阳极材料的前景.
- 双轴应变有效调整离子吸附,扩散动力学和存储能力.
- 这些发现为LIB电极中这些MXenes的实际实施提供了指导方针.
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