基于第一性原理计算Mo2NS2对多硫化锂的吸附性能

高效的储能技术一直都是限制新能源汽车发展的关键因素,而具有超高理论比能量密度(2 500 W·h/kg)的锂硫电池被认为是最有希望的下一代可充电电池.然而,锂硫电池的实际应用受到硫导电性差和多硫化锂的穿梭效应等的限制.为了解决这些问题,提出以硫功能化的过渡金属氮化物材料来提高锂硫电池的电化学性能.对载体二硫氮化钼和吸附物多硫化锂进行建模,并计算载体的态密度;通过计算系统总能量找到了最佳吸附构型,并研究了吸附多硫化锂后复合材料的电荷差分密度和态密度;计算了多硫化锂在吸附载体界面的吉布斯自由能.研究结果表明,二硫氮化钼对多硫化物有较好的吸附强度,在放电过程中表现出较低的吉布斯自由能势垒(0.84 eV),加快了放电反应速率,缩短了电极反应中的多硫化锂的存在时间,从而有利于抑制多硫化锂的溶解和穿梭效应.本研究为过渡金属氮化物以及其他二维材料作为高性能硫阴极材料的设计提供了参考.