据报道,层状结构(二硒化钼)可以作为金属离子电池的电极材料,但是,对金属离子嵌入层状结构中的结构和扩散机制尚不明确.为探究此问题,通过第一性原理计算,系统地研究了金属离子(锂、钠、镁和锌离子)电池中MoSe2电极的扩散机制和结构变化.首先,通过计算其吸附能,发现锂离子和钠离子因具有强吸附能(0 eV～1.87 eV)而储存在MoSe2阳极材料中;而MoSe2对镁和锌等二价离子的吸附能力较弱,导致其储离子能力较低.其次,通过分析嵌离子后电荷密度的变化,可以发现金属离子和MoSe2之间存在一定的电子转移,进而稳定嵌离子结构.此外,通过CINEB方法探究M离子的迁移能垒来分析金属电池的性能,计算结果表明,离子的迁移能垒大小依次为锌离子>镁离子>钠离子>锂离子.最后,通过引入应变,使其层状材料层间距增加,增加其扩散路径.通过第一性原理计算应变条件下吸附能和迁移能垒的变化规律,发现二价Mg和Zn离子的变化程度较大,迁移能垒有显著的降低.因此,应变可以改善MoSe2电极在金属离子电池的应用效果,尤其是对镁和锌金属电池的效果更明显.
金属离子电池 层结构 第一性原理 结构演变