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:125
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
1秒前
SwampMan完成签到,获得积分10
1秒前
聪慧石头发布了新的文献求助10
1秒前
jzt12138发布了新的文献求助10
2秒前
优雅若蕊发布了新的文献求助10
2秒前
Junly发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Jasper应助难过的谷芹采纳,获得10
2秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
null应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
俊逸忻应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
CodeCraft应助沈世尧采纳,获得10
3秒前
MIZU应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
无极微光应助超级的冷松采纳,获得20
3秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
吃瓜少女应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得30
4秒前
4秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
null应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
null应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
俊逸忻应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
科研通AI6.1应助11采纳,获得10
5秒前
MIZU应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
5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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5735420
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5360561
关于积分的说明 15329871
捐赠科研通 4879609
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2622093
邀请新用户注册赠送积分活动 1571250
关于科研通互助平台的介绍 1528108