Density functional theory study of Li, Na, and Mg intercalation and diffusion in MoS2with controlled interlayer spacing

插层(化学) 二硫化钼 密度泛函理论 离子 材料科学 锂(药物) 扩散 范德瓦尔斯力 无机化学 石墨烯 化学物理 化学 热力学 纳米技术 分子 计算化学 复合材料 有机化学 内分泌学 物理 医学
作者
Jing Shuai,Hyun Deog Yoo,Yanliang Liang,Yifei Li,Yan Yao,Lars C. Grabow
出处
期刊:Materials research express [IOP Publishing]
卷期号:3 (6): 064001-064001 被引量:131
标识
DOI:10.1088/2053-1591/3/6/064001
摘要

Layered materials, such as the transition metal dichalcogenide molybdenum disulfide (MoS2), are promising materials for ion storage in electrodes of rechargeable batteries. To extend the application range of these materials to ions beyond lithium-ions, we used van der Waals corrected density functional theory simulations to study the intercalation and diffusion of lithium (Li), sodium (Na), and magnesium (Mg) in the 2H structure of MoS2 as a function of interlayer spacing. All three species exhibit an optimal intercalation energy, which is reached at about 11% expansion for Li and Mg, and 23% expansion for Na. Similarly, the slow diffusion kinetics of large Na and divalent Mg-ions can be improved by layer expansion. When the interlayer spacing is increased by about 35% from its equilibrium value, the diffusion of Na and Mg-ions becomes more facile than the diffusion of small, monovalent Li-ions, with diffusion barriers similar to those of Li in graphene. Our results indicate that interlayer expansion is a promising technique to improve intercalation kinetics and thermodynamics for large and/or multivalent ions in MoS2, which can be a major limitation to battery performance. The rationalization of our results in terms of bonding geometries forms the basis of a battery electrode design framework with applications for a wide range of layered materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小龙锅完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
lihang发布了新的文献求助20
1秒前
巧可脆脆发布了新的文献求助10
1秒前
伍小南完成签到,获得积分10
1秒前
Jasper应助正直的平卉采纳,获得10
2秒前
lanxin发布了新的文献求助20
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
无花果应助shanp采纳,获得10
5秒前
光亮从凝发布了新的文献求助30
5秒前
caimiemie完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
yusiyu完成签到 ,获得积分10
7秒前
哈哈发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
bkagyin应助酷炫的安雁采纳,获得10
8秒前
黄良凤完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
研友_VZG7GZ应助kermit采纳,获得30
9秒前
tlll完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
忧郁发卡发布了新的文献求助20
11秒前
赘婿应助fyc采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
cdercder应助啵啵鱼采纳,获得10
12秒前
12秒前
13秒前
NexusExplorer应助Jade采纳,获得10
13秒前
13秒前
13秒前
14秒前
caimiemie发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
mumu0203发布了新的文献求助10
15秒前
ZhouFL发布了新的文献求助30
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7345066
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8957416
关于积分的说明 19020322
捐赠科研通 6996715
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3219906
关于科研通互助平台的介绍 2384819
邀请新用户注册赠送积分活动 2200131