单层MoS2上锂原子的吸附与迁移的研究

摘要

基于密度泛函理论，本论文主要研究了锂离子在单层1H-MoS2和1T-MoS2表面的吸附和迁移。 1、为了考查1H-MoS2作为锂离子电池负极材料的可能应用，先计算了一个锂原子的吸附能和外应力对其吸附能的影响。结果表明，锂原子吸附在钼原子的顶位且吸附高度为1.46(A)时吸附能量最低;且在张应力或压应力下锂原子的吸附能都会减小。当在1H-MoS2吸附多个锂原子时，其吸附能随着锂原子浓度增大，吸附能变化不大。同时利用弹性能带法(NEB)模拟了锂原子在1H-MoS2的迁移路径，发现一个锂原子吸附时其能垒为0.21eV，十七个锂原子吸附时其中一个锂原子的迁移能垒为0.25eV，即锂原子吸附浓度对锂原子的迁移影响不太。还计算了应力下锂原子的迁移能垒的变化，结果表明在张应力下增加，在压应力下减小，但能垒的变化仅仅只有0.03eV。 2、为了考查1T-MoS2作为锂离子电池负极材料的可能应用，先计算了单个锂原子的吸附和计算多个锂原子单面和双面的吸附能。结果表明，锂原子在偏离钼原子的顶位一点（沿S-Mo键方向）时的吸附能量最低;单面吸附或双面吸附时，随着吸附锂原子浓度增加，吸附能明显的减少，但仍然大于单个金属锂的吸附能，这样当1T-MoS2作为电极材料时就不会析出锂，从而不会产生锂枝晶;而且当吸附锂原子浓度很高时体系一直呈现的金属性。同时利用弹性能带法(NEB)模拟了锂原子在1T-MoS2的迁移路径，发现一个锂原子吸附时其能垒为0.52eV，十七个锂原子吸附时其中一个锂原子的迁移能垒为0.35eV，虽然在不同锂原子吸附浓度下，锂原子在1T-MoS2表面迁移的能垒比在1T-MoS2表面高，但1T-MoS2仍然可以作为锂离子电池的电极材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 锂离子电池简介

1．3 锂离子电池负极材料的研究进展

1．3．1 碳负极材料

1．3．2 非碳负极材料

1．4 二硫化钼

1．4．1 二硫化钼的结构

1．4．2 二硫化钼的制备

1．4．3 二硫化钼的应用

1．5 本论文的研究内容

第二章 计算原理与方法

2．1 绝热近似

2．2 密度泛函理论

2．3 结构优化

2．4 弹性能带法(Nudged Elastic Band)

2．5 VASP软件包的简单介绍

第三章 单层1H-MoS2上锂原子的吸附与迁移

3．1 引言

3．2 计算参数与模型

3．3 结果及讨论

3．3．1 单层1H-MoS2上锂原子的吸附

3．3．2 单层1H-MoS2上锂原子的迁移

3．4 本章结论

第四章 单层1T-MoS2上锂原子的吸附与迁移

4．1 引言

4．2 计算参数与模型

4．3 结果及讨论

4．3．1 单层1T-MoS2上锂原子的吸附

4．3．2 单层1T-MoS2上锂原子的迁移

4．4 本章结论

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

在读期间公开发表论文(著)及科研情况