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:109
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
Specific发布了新的文献求助10
1秒前
林方人点点完成签到,获得积分10
1秒前
自觉的城完成签到,获得积分10
1秒前
一天三个蛋完成签到,获得积分10
1秒前
baiqi完成签到,获得积分10
1秒前
劲秉应助zhou采纳,获得30
2秒前
roselau完成签到,获得积分10
3秒前
ZhiyunXu2012完成签到 ,获得积分10
4秒前
aaa完成签到,获得积分10
4秒前
桐桐应助柳荫采纳,获得10
4秒前
Hua发布了新的文献求助10
4秒前
风收奇绩完成签到,获得积分10
5秒前
英姑应助温暖天与采纳,获得10
5秒前
风趣的宛亦完成签到,获得积分10
6秒前
情怀应助csh_uyu采纳,获得10
8秒前
老迟到的幼枫完成签到,获得积分10
9秒前
appling完成签到 ,获得积分10
9秒前
yuchen完成签到,获得积分10
9秒前
南北应助乐观元柏采纳,获得10
9秒前
如果你永不畏惧完成签到,获得积分10
10秒前
万能图书馆应助胖哥采纳,获得10
10秒前
小鱼爱吃肉应助都是采纳,获得10
10秒前
Doreen完成签到,获得积分10
11秒前
柳荫完成签到,获得积分10
12秒前
拼搏雨竹完成签到 ,获得积分10
12秒前
一只蓉馍馍完成签到,获得积分10
12秒前
jiabu完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
疯狂的书包完成签到,获得积分10
13秒前
飞扬的刘海儿完成签到,获得积分10
13秒前
渔婆完成签到,获得积分10
13秒前
牟翎完成签到,获得积分10
15秒前
顺心冰之完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
吕布发布了新的文献求助10
16秒前
领导范儿应助幽默哈密瓜采纳,获得10
17秒前
共享精神应助WANG采纳,获得10
17秒前
18秒前
19秒前
Specific完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 910
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
Saponins and sapogenins. IX. Saponins and sapogenins of Luffa aegyptica mill seeds (black variety) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3261895
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2902601
关于积分的说明 8320986
捐赠科研通 2572525
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1397741
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 653851
邀请新用户注册赠送积分活动 632341