Mécanisme de transition de phase et propriétés électrochimiques du MoSe2 nanocristallin en tant que matériaux anodiques pour les batteries lithium-ion à haute performance

L'application réelle des batteries lithium-ion dans les véhicules électriques manque des matériaux anodiques idéaux. Dans ce travail, nous rapportons à la fois une étude expérimentale et théorique des nanocristaux de MoSe2 en tant que matériaux anodiques. Les nanocristaux de MoSe2 sont synthétisés avec succès par un processus de décomposition thermique facile. En tant qu'anode, le MoSe2 nanocristallin donne des capacités initiales de décharge et de charge de 782 et 600 mA h g–1 à un courant de 0,1 C dans une plage de tension de 0,1–3 V. La simulation par premières principes démontre que, durant le processus initial de décharge, il y a une transition de phase induite par des atomes de Li de la phase 2H-MoSe2 à la phase O-MoSe2 à 0,9 V, puis un cluster de Mo se forme à mesure que davantage d'atomes de Li s'intercalent dans le réseau de MoSe2, ce qui est associé à la formation de Mo et de Li2Se. Les processus de charge/décharge suivants sont liés à la réaction de conversion entre Mo et Li2Se. Parallèlement, un mécanisme de diffusion par saut de vacance d'ion Li de l'octaèdre au tétraèdre dans le réseau de MoSe2 est proposé sur la base d'une trajectoire énergétique quasi-2D favorable et la constante de diffusion calculée est de 1,31 × 10–13 cm2 s–1. Pour comparaison, le MoSe2 amorphe démontre le même processus de transition de phase après le cycle de charge/décharge initial. Les résultats montrent que le MoSe2 nanocristallin peut être un nouveau matériau anode très prometteur pour des batteries Li-ion à haute performance.