Sc2CX (X=N2, ON, O2) MXenes 作为一种有前景的负极材料：第一性原理研究
材料科学
2023-01-24 v1
摘要
MXenes 的可调性质使其成为未来纳米电子学中许多应用的优秀候选者。在这项工作中，我们通过 \textsl{ab initio} 模拟探讨了 ScCX（X=N、ON、O）MXenes 作为钠离子电池（NIBs）中活性负极材料的适用性。在分析了所有可能模型的结构与弹性性质以评估能量有利的 N 和 O 官能化位点后，我们的计算表明 ScCON 与 ScCN 均呈现明确的金属性，使它们成为负极材料的潜在候选。对负极性能最相关特征（如 Na 原子的吸附与扩散、本征容量、开路电压与存储容量）的研究表明，两种体系都是当前碱金属电池中最常用二维材料的严肃替代方案。特别地，ScCN 由于表面无 Na 团簇而呈现更好的扩散行为，其最优扩散势垒与其他二维材料（如 MoN）相当；而 ScCON 的扩散势垒值至少比其他负极候选小三倍。类似地，虽然 ScCON 的容量接近已报道的二维 ScC，ScCN 的功率密度是 ScC、石墨与 MoS 等二维材料的两倍以上。我们的结果因此确认了亟需进一步实验探索 MXene ScCX（X=N、ON、O）族作为 NIBs 负极材料。
引用
@article{arxiv.2301.09540,
title = {Sc2CX (X=N2, ON, O2) MXenes as a promising anode material: A first-principles study},
author = {S. Özcan and B. Biel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.09540},
year = {2023}
}