近期，我院计算凝聚态物理课题组在二维异质界面的锂离子插层、扩散第一性原理研究取得新进展，相关结果 “Heterointerface effects of lithium intercalation and diffusion in van der Waals heterostructures” 发表在《Phys. Rev. Mater.》(2022, 6, 094011)，硕士研究生杨蕊为第一作者，石兴强教授、王江龙教授为通讯作者。
二维材料(如graphene、MoS2和MXene)之间的范德华斯间隙(vdW gap)为锂离子提供了天然的扩散通道。据报道，锂在MoS2/graphene异质结构间隙和MoS2/MoS2同质结构间隙中的插层行为不同，但基于MoS2的异质结构的插层和扩散机制，以及储能异质结构设计的一般思路，都需要进一步研究。作者的计算结果表明，扩散过程中锂周围的近邻原子构型、层间电荷分布以及通道宽度等因素影响扩散势垒大小。此外，MoS2/graphene异质界面使得MoS2更容易向dT相转变，dT-MoS2为锂扩散提供了更宽的通道。在此基础上，作者提出通过范德华通道设计，优化锂离子的储存和扩散性能，为二维材料异质和同质结构的储能研究提供了理论参考和新思路。
以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北大学高层次人才引进经费和河北大学超算中心的资助和支持。
文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.094011
