二维TiB2单层材料：高性能镁离子电池负极材料的突破性候选者

（编辑推荐）本研究通过第一性原理计算揭示了二维TiB2单层作为镁离子电池（MIBs）负极的卓越性能：具有-1.39 eV的低吸附能、0.05 eV的超低扩散势垒、3085.45 mA h/g的高储镁容量及0.39 V的低开路电压（OCV），其离子键主导的Mg-B界面和循环稳定性为下一代MIBs设计提供了新思路。

　　

Highlight

TiB₂单层展现出本征金属特性，对Mg²⁺具有强吸附作用（-1.39 eV）。晶体轨道哈密顿布居（COHP）分析表明，Mg-B键呈现典型离子键特征，主导了Mg²⁺与TiB₂负极界面的相互作用。

Results and discussion

如图1a-b所示，TiB₂单层呈六方结构（空间群P6/mmm），晶格常数为3.13 ?。其类石墨烯层状结构为Mg²⁺提供了快速扩散通道（势垒仅0.05 eV），充放电速率显著优于多数二维材料。双面吸附Mg²⁺时，理论容量高达3085.45 mA h/g，平均开路电压（OCV）低至0.39 V。电化学循环中2.12%的微小晶格变化印证了优异的热稳定性。

Conclusions

TiB₂单层凭借金属性基底、强Mg²⁺锚定能力和超快离子扩散动力学，成为MIBs负极材料的理想候选。其离子键主导的界面机制和结构稳定性为开发长寿命、高倍率电池提供了新范式。