Janus Nb2COS MXene作为碱金属离子电池高性能阳极的首原理研究（开放获取）

《Materials Advances》：Janus Nb2COS MXene as a High-Performance Anode for Alkali Metal-Ion Batteries: A First-Principle StudyOpen Access

　　

MXenes（包括过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物）因其优异的导电性、结构稳定性和高比表面积而备受关注，这使它们成为可充电电池阳极材料的首选候选者。在本研究中，我们利用第一性原理密度泛函理论计算系统研究了Janus Nb2COS MXene作为碱金属离子电池阳极的电化学性能。该材料表现出出色的机械稳定性和内在的金属性，其中Nb的d态在费米能级附近占主导地位。在400 K下的声子色散分析和从头算分子动力学模拟证实了Nb2COS单层的动态和热稳定性。Nb2COS在其氧终止和硫终止的表面上对Li、Na和K离子表现出高度有利的吸附能力，且扩散势垒较低。多层吸附（Li、Na和K）研究表明，其理论比容量分别为Li 653.98 mAh/g（54个离子）、Na 871.98 mAh/g（72个离子）和K 108.99 mAh/g（9个离子），超过了石墨的容量（372 mAh/g）。开路电压曲线保持在0至1V的最佳范围内，完全锂化时为0.29V，完全钠化时为0.14V。吸附后保留的金属导电性，结合Bader分析和CDD图证实的良好电荷转移特性，凸显了Nb2COS作为高容量阳极材料的潜力，尤其适用于钠离子电池。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会出版

2026

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