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Prediction of Mobility, Enhanced Storage Capacity, and Volume Change during Sodiation on Interlayer-Expanded Functionalized Ti3C2 MXene Anode Materials for Sodium-Ion Batteries

MXenes公司 阳极 材料科学 插层(化学) 化学工程 离子 钠离子电池 法拉第效率 纳米技术 无机化学 化学 电极 物理化学 有机化学 冶金 工程类
作者
Yang−Xin Yu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:120 (10): 5288-5296 被引量:249
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.5b10366
摘要

Sodium storage capacity, mobility, and volume change during sodiation on the surfaces of interlayer-expanded Ti3C2 MXenes are investigated using ab initio density functional theory. The theoretical results reveal that the interlayer-expanded bare, F-, O-, and OH-functionalized Ti3C2 MXenes exhibit low barriers for sodium diffusion and small changes of lattice constant during sodiation. In addition, enlarged interlayer distance enables the stable multilayer adsorption on the bare and O-functionalized Ti3C2 MXenes and therefore significantly enhances their theoretical capacities. Both bare and O-functionalized Ti3C2 MXenes are predicted to be prospective anode materials for sodium-ion batteries with high theoretical capacities, fast discharge/charge rates, and good cycling performances. The present results provide a new route to improve the battery performances of anode materials based on MXene intercalation hosts.
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