自商业化以来,锂离子电池（LIBs）被广泛应用于便携式电子产品、电动交通工具、大型动力电源等领域。由于电子设备快速发展和不断更新换代,现有的LIBs无法满足大规模储能要求,这使得人们迫切需要提高其能量密度和充、放电速率。其中负极材料作为LIBs的重要组成部分,其性能直接影响电池的能量密度,功率密度和循环稳定性等重要指标。因此寻找高效的负极材料对于LIBs的发展十分重要。而基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算不但能揭示实验现象背后的机理,而且能预测材料在二次电池的负极材料方面的性能。本文通过第一性原理密度泛函方法研究了富碳MXenes作为LIBs或钠离子电池（SIBs）负极材料的电子结构、离子扩散和理论容量等方面的性能,具体内容如下:本文采用第一性原理计算,系统研究了二维材料ZrC2作为LIBs/SIBs负极材料的性质。我们首先研究了ZrC2的动力学、热力学稳定性和导电性能。其次通过吸附能确定了Li离子和Na离子在ZrC2表面最稳定的吸附位点。然后,采用NEB方法研究了Li/Na离子的扩散路径和扩散能垒,我们发现Na离子在ZrC2表面扩散的能垒极低,仅为0.02e V,而Li离子在ZrC2表面的扩散能垒约为0.44 e V,这表明Na离子在ZrC2表面具有较高的离子扩散速率。最后我们研究了多层Li/Na离子在ZrC2表面的吸附性质,发现Na在ZrC2表面的理论比容量可达932 m A·h·g-1。根据计算不同浓度Li和Na离子在ZrC2表面吸附能,发现Na在ZrC2表面的插层电压比Li的更加稳定。因此,这些结果一致表明了ZrC2是一种潜在的高性能的SIBs负极材料。此外,本文还进一步研究了ZrC3单层的电子结构,热、动力学稳定性,扩散势垒,理论容量等电极性能,结果表明,Na离子在ZrC3表面的理论比容量为422 m A·h·g-1,其扩散势垒低至0.19 e V。且开路电压的计算证实了Na的插层电压比Li的更稳定,表明ZrC3是合适的SIBs负极材料。研究的结果对ZrC2和ZrC3单层在SIBs负极材料方面的应用提供了理论指导。