p112. كاربرد نانوصفحات دي كالكوژنيدهاي عناصر واسطه به عنوان الكترود در باتري‌هاي سديمي

Transition metal dichalcogenide nansheets as electrode material for Sodium-Ion batteries

دي كالكوژنيدهاي عناصر واسطه (TMD ) به علت ساختارهاي متنوع و جالب، توجه زيادي را به خود جلب كرده اند.. نانوساختار WS2 يك الكترود اميدوار كننده باتري‌هاي قابل شارژ يوني است. در اين مقاله، با استفاده از محاسبات ابتدا به ساكن بر پايه نظريه تابعي چگالي ( (DFT مكان هاي جذب سديم بر روي نانولايه، ولتاژ مدار باز و خواص الكتروني محاسبه شد. نتايج نشان مي‌دهد كه مكان Tw و H براي Na مطلوب است و انتقال جزئي بار بين اتم‌هاي جذب شده و اتم هاي WS2 اتفاق مي افتد، اما در عين حال، هيبريداسيون-هاي كووالانسي همچنان قابل مشاهده است. علاوه بر اين همه سيستم‌ها پس از جذب Na رفتار فلزي نشان مي‌دهند و گاف انرژي صفحات حذف شده‌اند كه براي عملكرد باتري بسيار ضروري مي باشد. از طرفي ولتاژ مدار باز حدودeV 13/3 محاسبه شد كه با توجه به ميانگين بالاي آن، لايه WS2 مي‌تواند به عنوان كاتد براي باتري هاي سديمي مورد استفاده قرار گيرد.

Two-dimensional transition metal dichalcogenides (TMDs) have attracted great attention because of the versatile electronic structures. WS2 nanosheet is a promising cathode of rechargeable sodium-ion batteries. A first-principles study based on density functional theory (DFT) has been carried out on this material concentrating on key issues relating to magnesium adsorption sites, open circuit voltage, and electronic properties. It is found that the Tw site at the nanosheet is favorable for Na locations. Electronic calculations suggest that partial charge transfers occur between the adsorbed Na atoms and WS2 nanosheet, but meanwhile, the covalent hybridizations are still observable. The results suggest that the single layer WS2 will first transform into direct bandgap semiconductor from the indirect band gap of bulk one. In addition, all systems after Na adsorption show metal character. On the other hand, VOCV is 3.13eV which is high enough for application as the cathode material.