Ab Initio Study of the Adsorption of Li and Na on the Surface of a MgCl2 Monolayer

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Ab initio calculations have been performed to study the dynamic stability of a new MgCl2 monolayer and the formation of point defects in it. The possibility of using the MgCl2 monolayer in Li- and Na-ion batteries has been analyzed. It has been shown that the MgCl2 monolayer has the dynamic stability but can contain point defects. These point defects can improve the adsorption capability of the MgCl2 monolayer with respect to Li and Na atoms. The results obtained in this work indicate that the MgCl2 monolayer is a promising material for application in Li- and Na-ion batteries.

About the authors

S. V. Ustyuzhanina

Institute of Metals Superplasticity Problems, Russian Academy of Science

Email: andrei.kistanov.ufa@gmail.com
450001, Ufa, Russia

A. A. Kistanov

Institute of Metals Superplasticity Problems, Russian Academy of Science; Laboratory of Metals and Alloys Under Extreme Impacts, Ufa University of Science and Technology

Author for correspondence.
Email: andrei.kistanov.ufa@gmail.com
450076, Ufa, Russia; 450001, Ufa, Russia

References

  1. A. A. Kistanov, S. A. Shcherbinin, R. Botella, A. Davletshin, and W. Cao, J. Phys. Chem. Lett. 13, 2165 (2022); https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c00367.
  2. I. T. Lima, R. Vasconcelos, R. Gargano, and E. N. C. Paurad, New J. Chem. 44, 8833 (2020); https://doi.org/10.1039/D0NJ01264E.
  3. G. Bhattacharyya, I. Choudhuri, P. Bhauriyal, P. Garg, and B. Pathak, Nanoscale 10, 22280 (2018); https://doi.org/10.1039/C8NR07429A.
  4. F. Lu, W. Wang, X. Luo, X. Xie, Y. Cheng, H. Dong, H. Liu, and W.-H. Wang, Appl. Phys. Lett. 108, 132104 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4945366.
  5. W. Mrozik, M. A. Rajaeifar, O. Heidrich, and P. Christensen, Energy Environ. Sci. 14, 6099 (2021); https://doi.org/10.1039/D1EE00691F.
  6. A. A. Kistanov, D. R. Kripalani, Y. Cai, S. V. Dmitriev, K. Zhou, and Y.-W. Zhang, J. Mater. Chem. A 7, 2901 (2019); https://doi.org/10.1039/C8TA11503F.
  7. I. Kochetkov, T. T. Zuo, R.Ruess, B. Singh, L. Zhou, K. Kaup, J. Janek, and L. Nazar, Energy Environ. Sci. 15, 3933 (2022); https://doi.org/10.1039/D2EE00803C.
  8. K. Giagloglou, J. L. Payne, Ch. Crouch, R. K. B. Gover, P. A. Connor, and J. T. S. Irvinl, J. Electrochem. Soc. 165, A3510 (2018); https://doi.org/10.4191/kcers.2019.56.3.05.
  9. Y. Li, L. Shi, X. Gao, J. Wang, Y. Hu, X. Wu, and Z. Wen, Chem. Eng. J. 421, 127853 (2021); https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127853.
  10. T. Li, Z. X. Chen, Y. L. Cao, X. P. Ai, and H. X. Yang, Electrochim. Acta 68, 202 (2012); https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.02.061.
  11. J. Zhou, L. Shen, M. D. Costa, K. A. Persson, S. P. Ong, P. Huck, Y. Lu, X. Ma, Y. Chen, H. Tang, and Y. P. Feng, Sci. Data 6, 86 (2019); https://doi.org/10.1038/s41597-019-0097-3.
  12. D. H. Fairbrother, J. G. Roberts, and G. A. Somorjai, Surf. Sci. 399(1), 109 (1998); https://doi.org/10.1016/S0039-6028(97)00816-9.
  13. G. Kresse, and J. Furthmuller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.11169.
  14. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865.
  15. A. Togo, L. Chaput, T. Tadano, and I. Tanaka, J. Phys. Condens. Matter 35, 353001 (2023); https://dx.doi.org/10.1088/1361-648X/acd831.
  16. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010); https://doi.org/10.1063/1.3382344.
  17. V. L. Deringer, A. L. Tchougree, and R. Dronskowski, J. Phys. Chem. A 115(21), 5461 (2011); https://doi.org/10.1021/jp202489.
  18. R. Nelson, C. Ertural, J. George, V. L. Deringer, G. Hautier, and R. Dronskowski, J.Comput Chem. 41(21), 1931 (2020); https://doi.org/10.1002/jcc.26353.
  19. G. Bhattacharyya, I. Choudhuri, P. Bhauriyal, P. Garg and B. Pathak, Nanoscale 10, 22280 (2018); https://doi.org/10.1039/c8nr07429a.
  20. J. Zhu and U. Schwingenschlogl, ACS Appl. Mater.Interfaces 6, 11675 (2014); https://doi.org/10.1021/am502469m.
  21. H. R. Mahida, A. Patel, D. Singh, Y. Sonvane, P. B. Thakor, and R. Ahuja, Superlattices Microstruct. 162, 107132 (2022); https://doi.org/10.1016/j.spmi.2021.107132
  22. H.-P. Komsa and A. V. Krasheninnikov, Physics and theory of defects in 2D materials: the role of reduced dimensionality, Amsterdam (2022), p. 7; https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820292-0.00008-2.
  23. S. Abdolhosseinzadeh, Ch. Zhang, R. Schneider, M. Shakoorioskooie, F. Nu¨esch, and J. Heier, Adv. Mater. 34, 2103660 (2022); https://doi.org/10.1002/adma.202103660.
  24. A. A. Kistanov, V. R. Nikitenko, and O. V. Prezhdo, J. Phys. Chem. Lett. 12, 620 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c03608.
  25. A. V. Krasheninnikov, P. O. Lehtinen, A. S. Foster, and R. M. Nieminen, Chem. Phys. Lett. 418, 132 (2006); https://doi.org/10.1016/j.cplett.2005.10.106.
  26. X. Yu, H. Shao, X. Wang, Y. Zhu, D. Fang, and J. Hong, J. Mater. Chem. A 8, 3128 (2020); https://doi.org/10.1039/C9TA12600G.
  27. Л. С. Чумакова, А. В. Бакулин, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 161(6), 874 (2022); https://doi.org/10.31857/S0044451022060116.
  28. А. В. Бакулин, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 6(12), 1136 (2018); https://doi.org/10.1134/S004445101812009X.
  29. А. С. Харламенков, Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 31(3), 96 (2022).
  30. R. F. W. Bader, Atoms in Molecules. A Quantum Theory, Clarendon Press, Oxford, UK (1990).
  31. W. Tang, E. Sanville, and G. Henkelman, J. Phys.: Condens. Matter. 21, 084204 (2009); https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/8/084204.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».