电池负极材料Ti3C2M2MXene表面修饰及Li存储能力的第一性原理计算研究

Ti3 C2是一种具有较好Li存储能力的电池负极材料,表现为金属导电性,具有较好的循环使用率和低的迁移势垒等优点.本研究采用密度泛函理论(DFT),运用第一性原理计算了多种表面基团作表面修饰结构的电子性能.本研究选取九种表面基团,分别是卤族F、Cl,氧族O、S、Se、Te,等相对分子质量OH、NH2、CH3.表面基团吸附设计了三种方法:Ti(2)上方吸附、C上方吸附、Ti(1)上方吸附,计算结果表明,同一种表面基团中的Ti(2)上方吸附具有更低的体系总能量E0,结构表现更加稳定.而在同一组中质量分数小的基团及原子数少的基团,电子性能越好,有更好的电子传输性能.最终对比表面基团F、O、OH的结合能,分别是-5.37 eV、-4.96 eV、-5.00 eV,F基团的结合能最低,表现为最好的结构稳定性,而Ti3 C2 O2具有最大的开路电压0.44 eV和最高的Li存储容量268.61 mA·h·g-1.