Janus MoTeSe金属掺杂增强锂离子电池热失控气体传感性能的理论研究

本文通过密度泛函理论(DFT)系统研究了Janus MoTeSe材料对锂离子电池热失控特征气体(H2、CO、C2H4)的传感机制，发现Pd/Cu/Cr掺杂可显著提升材料导电性和气体敏感性，其中Cu-MoTeSe(Te)表面对CO/C2H4兼具最佳吸附-解吸性能，为设计高灵敏度LIB热失控气体传感器提供理论依据。

　　

Highlight

本研究采用密度泛函理论(DFT)系统探究了Janus MoTeSe材料在锂离子电池热失控早期预警中的应用潜力。通过Pd/Cu/Cr金属掺杂策略，显著提升了材料对特征气体(H₂、CO、C₂H₄)的传感性能，为开发新一代智能传感器奠定基础。

计算细节

采用广义梯度近似(GGA)下的PBE泛函处理电子交换-关联作用，并引入Grimme色散校正(D3)准确描述分子间弱相互作用。所有计算通过VASP软件完成，截断能设为520 eV，力收敛标准为0.02 eV/?。

优化结构与初始MoTeSe

气体分子几何优化显示：H₂(0.751 ?)和CO(1.142 ?)呈线性结构，C₂H₄中C=C键长1.338 ?。Janus MoTeSe单层呈现典型三明治结构，Te/Se原子层间不对称性产生固有偶极矩。

结论

理论研究表明：Cu-MoTeSe(Te)表面对CO/C₂H₄展现出最优综合性能——吸附能达-0.78 eV、室温灵敏度超过300%、恢复时间仅毫秒级。Pd掺杂体系则通过强轨道杂化实现化学吸附，而所有体系对H₂的吸附性能均不理想。该工作为LIB热失控的分子级早期预警提供了创新解决方案。

（注：翻译严格遵循了专业术语标注、符号规范保留等要求，删除了文献引用标识，并采用生动表述如"分子级早期预警"等增强可读性）