功能化MXene作为锂硒电池高效多硒化物锚定剂：基于密度泛函理论（DFT）的研究
材料科学
2020-06-30 v1
摘要
锂硒（Li-Se）电池的实际应用主要受阻于高阶多硒化物（Li2Sen）向电解液的溶解与迁移（即穿梭效应）以及低阶多硒化物的非活性沉积。MXene的高电导率与机械强度使其成为提供充分锚定以阻止多硒化物溶解并改善电化学性能的合适候选。本文采用密度泛函理论（DFT）计算理解Li2Sen在石墨烯与表面功能化Ti3C2 MXene上的结合机制。以石墨烯为参照评估Li2Sen在功能化Ti3C2X2（X = S、O、F、Cl）上的结合强度。观察到Ti3C2S2与Ti3C2O2相较石墨烯、Ti3C2F2与Ti3C2Cl2具有更优锚定行为。Ti3C2经S与O端基提供的Li2Sen吸附强度强于常用醚基电解液，此为有效抑制Li2Sen穿梭所需。吸附于Ti3C2X2与石墨烯的Li2Sen保持结构完整而无化学分解。态密度（DOS）分析表明Ti3C2X2即使在Li2Sen吸附后仍保持导电行为，可激发所涉Li2Sen化学的电化学活性。基于前所未有的结果，发现Ti3C2S2与Ti3C2O2对Li2Sen吸附具更优锚定行为，可用于设计高效硒基正极材料以提升Li-Se电池系统电化学性能。
引用
@article{arxiv.2003.08294,
title = {Functionalized MXenes as Effective Polyselenides Immobilizer for Lithium-Selenium Batteries: A Density Functional Theory (DFT) Study},
author = {Rahul Jayan and Md Mahbubul Islam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08294},
year = {2020}
}