Изучение взаимодействия лития с азот-допированным дисульфидом молибдена методами компьютерного моделирования

MoS2 является перспективным материалом для металл-ионных батарей благодаря своей слоистой структуре и высокой теоретической емкости. Низкая электропроводность и плохая обратимость реакции превращения являются основными недостатками анодов из чистого MoS2, которые можно преодолеть путем легирования гетероатомами.

Ученые ИНХ РАН  использовали квантово-химические расчеты для изучения влияния включения азота в решетку MoS2 на взаимодействие слоистой матрицы с литием. Сначала рассмотрели возможные модели монослоев MoN0.125S1.875 и MoN0.375S1.625 (∼4,2 и ∼12,5 ат.% N соответственно) и определили энергетически предпочтительные конфигурации азота с помощью теории функционала плотности. Расчеты показали, что замена серы на азот сужает ширину запрещенной зоны в 1H-MoS2, которая исчезает при 12,5 ат.% N, и повышает стабильность фазы 1T. Затем исследовали размещение лития в объемных моделях 1T и обнаружили, что дополнительное заполнение тетраэдрических полостей вблизи атомов азота энергетически более затруднительно. Наконец, сравнили стабильность MoS2 и N-MoS2, содержащих 1,5 атома лития на формульную единицу, используя моделирование методом молекулярной динамики, и показали, что включения азота стимулируют отрыв атомов серы от матриц 2H.

Результаты работы опубликованы в журнале Applied Surface Science.

Источник: Пресс –служба ИНХ РАН