Storage of Na in 2D SnS for Na ion batteries: a DFT prediction

文献情報

出版日 2022-11-14
DOI 10.1039/D2CP02780A
インパクトファクター 3.676
著者

Mehwish Khalid Butt, Javed Rehman, Zhao Yang, Shuanhu Wang, Ahmed El-Zatahry, Ayman S. Alofi, Munirah D. Albaqami, Reham Ghazi Alotabi, Amel Laref, Kexin Jin, Mohamed F. Shibl


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要旨

The high demand for renewable and clean energy has driven the exploration of advanced energy storage systems. Sodium-ion batteries (SIBs) are considered to be potential substitutes for Li-ion batteries (LIBs) because they are manufactured from raw materials that are cheap, less toxic, and abundantly available. Recent developments have demonstrated that two-dimensional (2D) materials have gained increasing interest as electrode candidates for efficient SIBs because of their enormous surface area and sufficient accommodating sites for the storage of Na ions. Herein, we explore the binding and diffusion mechanisms of Na on a 2D SnS sheet using density functional theory (DFT). The outcomes reveal that Na has a strong binding strength with SnS as well as charge transfer from Na to SnS, which affirms an excellent electrochemical performance. A transition from semiconducting (1.4 eV band gap) to metallic has been noted in the electronic structure after loading a minor amount of Na. In addition, a low open-circuit voltage (OCV) of 0.87 V and a high storage capacity of 357 mA h g−1 show the suitability of the SnS monolayer for SIBs. In addition, the low activation barrier for Na migration (0.13 eV) is attractive for a fast sodiation/desodiation process. Henceforth, these encouraging outcomes suggest the application of the SnS sheet as an excellent anode for next-generation SIBs.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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