进入二十一世纪以来,随着科学技术的飞速发展,尤其是移动设备的发展不断刺激着电池系统的发展。但是,人们也在面临的日益严峻的环境问题和能源匮乏问题,可再生能源的利用和开发高效率的电池及储能系统能够很好的应对这些问题。同时,在新型的可充电锂离子电池系统的开发中,二维纳米结构材料的研究正在兴起。本论文主要研究二维二硫化钼锂离子电池系统,通过第一性原理计算,主要研究了拉伸应变对单层二硫化钼作为锂离子电池阳极材料的吸附能量存储方面的影响;同时初步探讨了二硫化钼/石墨烯复合材料在锂离子电池方面的应用,旨在提高锂离子电池的性能。以下是本文的主要研究内容:在此系统地研究了拉伸应变对二维锂离子电池的影响。同时,作为拓展,对锂元素同主族的钠元素也进行了对比性研究。考虑了从0%到10%不同程度拉伸应变时候的情况,并且以2%的跨度就二硫化钼表面吸附锂离子和钠离子的情况进行了分组研究。总共分为了六组研究对象,分别是施加了0%、2%、4%、6%、8%和10%这几组研究对象进行对比分析。首先,通过吸附能确定了二硫化钼表面上最佳吸附位点,同时发现了随着拉伸应变的增加,会使得锂离子/钠离子吸附距离变小吸附能增大;其次,针对这种变化规律进一步分析了它们的电子结构即能带和态密度;随后,又分析了拉伸前后金属离子在二硫化钼表面上的扩散路径,以及吸附浓度和开路电压是否也受拉伸应变的影响。在此,重点分析了拉伸应变为6%时候的结果,而6%的拉伸应变为较为合理的拉伸程度。研究结果表明,拉伸应变大大增加了二硫化钼表面上锂离子/钠离子的吸附强度,并且6%的适度拉伸应变使锂(钠)吸附能增加70%以上。二硫化钼成为n型掺杂半导体,在拉伸应变作用下能隙明显变窄,电导率明显提升,有助于载流子的传输。此外,拉伸应变使得该系统结构有较高的锂离子/钠离子存储能力和相对较低的平均工作电压。可见,适当的拉伸应变会使得离子电池性能有较好的提升。除此之外,我们又初步探索了当石墨烯与二硫化钼复合作为锂离子电池衬底时能否提升二硫化钼表面吸附锂离子的性能。当纯的石墨烯与二硫化钼复合时,发现吸附锂离子的吸附能力略微增强,分析表明,石墨烯与二硫化钼之间的相互作用较小,不利于增强锂离子与复合材料表面的相互作用。鉴于此,又尝试在石墨烯中掺杂氮元素,然后把含氮石墨烯与二硫化钼进行复合。在掺有氮的石墨烯/二硫化钼复合材料吸附锂离子的结果与纯石墨烯复合材料结果类似,提升不明显。将这些计算结果与文献中的相关报告进行比较,发现二硫化钼/石墨烯复合材料对改善二硫化钼表面吸附锂离子的能力有限。然而,当锂离子嵌入到二硫化钼和石墨烯之间时,吸附可以大大增强,这一结果有助于提高锂离子电池的性能。因此,我们认为仍然有可能通过使用基于二硫化钼的复合材料来提高锂离子电池的一些性能。