First principles unveiling the metallic TaS2/GeC heterostructure as an anode material in sodium-ion batteries†

Bài báo thuộc danh mục ISI (Q1) do nhóm tác giả TS. Trần Thị Nhàn- khoa Khoa học cơ bản trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; TS. Phùng Thị Việt Bắc-Trường Đại học VinUniversity; TS. Phạm Đức Khang- Học viện kỹ thuật Quân sự; TS. Nguyễn Văn Chương- Trường Đại học Lê Quý Đôn; TS. Nguyễn Ngọc Hiếu- Đại học Duy Tân đăng trên tạp chí RSC Advances ngày 16 tháng 5 năm 2025 trong tập 21

Trong bài báo, nhóm tác giả đã tiến hành khảo sát có hệ thống các đặc tính cấu trúc, điện tử và hấp thụ của dị thể kim loại TaS₂/GeC bằng phương pháp tính toán nguyên lý đầu tiên (first-principles calculations) dựa trên lý thuyết hàm mật độ (DFT). Kết quả cho thấy dị thể hai chiều kim loại TaS₂/GeC không chỉ bền vững về mặt cấu trúc, mà còn có tính chất điện tử và khả năng lưu trữ năng lượng nổi bật. Khả năng điều chỉnh tiếp xúc Schottky, hiệu suất khuếch tán ion Na cao và dung lượng lưu trữ lớn giúp hệ vật liệu trở thành ứng viên triển vọng cho các ứng dụng trong linh kiện điện tử và lưu trữ năng lượng, đặc biệt là làm âm cực trong pin Na-ion, chứng minh tiềm năng ứng dụng thực tiễn của hệ vật liệu này.

Abtract: In this work, we designed the metal/semiconductor TaS2/GeC heterostructure and explored its structural, electronic properties and adsorption performance using first-principles prediction. The potential application of the TaS2/GeC MSH as an anode material for Na-ion batteries is also evaluated. Our findings show that the metal/semiconductor TaS2/GeC heterostructure is energetically, thermally and mechanically stable at room temperature. Notably, the heterostructure exhibits metallic behavior and forms a p-type Schottky contact with an ultra-low Schottky barrier, enabling efficient charge carrier transport across the interface. This property is particularly advantageous for high-performance electronic and optoelectronic devices, as it minimizes energy loss during carrier injection and extraction. Furthermore, the TaS2/GeC heterostructure achieves a low Na-ion diffusion barrier of 0.34 eV and delivers a high theoretical capacity of 406.4 mA h g-1. The open-circuit voltage (OCV) of the system remains within the optimal range for anode materials, further supporting its suitability for sodium-ion batteries. These findings highlight the TaS2/GeC heterostructure as a promising anode candidate for next-generation sodium-ion batteries with high capacity, structural stability and efficient charge transport.

Keyword: TaS2/GeC; lithium-ion; graphene

Toàn văn bài báo tải về tại đây: DOI: https://doi.org/10.1039/d5ra01320h

Một vài hình vẽ trong bài báo