随着经济的快速发展,人们对能源的需求越来越大。传统上,全球的能源需求主要来自煤、石油和天然气。但是随着这些化石燃料的大量使用,环境污染和能源短缺的问题日益严重。锂离子电池(Li-ion batteries,LIBs)作为一种二次电池,凭借其比能量高、自放电低、循环寿命长、绿色环保等优点逐渐进入大众视野。因此,开发新型动力电池和高效储能系统成为我们努力的方向。目前,LIBs已经遍布我们生活中的各个角落,小到手表、手机、笔记本电脑等便携式电子设备,大到水力、风力、太阳能发电站等储能系统。它主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成。高性能的电极材料在提高电池充放电效率的同时也在提高着人们的生活质量。本文我们运用第一性原理计算,基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)和晶体结构预测技术提出了一种新型的二维(two-dimensional,2D)单层锂电池负极材料YS2,并对其作为LIBs和钠离子电池(Na-ion batteries,NIBs)负极材料的性能进行了研究。我们计算了能带和电子态密度(density of state,DOS),结果表明YS2呈现金属性,并且在整个锂化/钠化过程中这种金属性都能很好地保持。声子谱和从头算分子动力学模拟(ab initio molecular dynamics,AIMD)结果证明YS2是动力学稳定和热稳定的。计算得到的Li和Na在YS2上的吸附能分别为-2.038 eV和-1.939 eV,超高的吸附能保证了在锂化/钠化过程中Li/Na-YS2系统的稳定性,扩散势垒分别为0.33 eV和0.24 eV,超低的能垒表明锂离子/钠离子能够在正负极之间快速转移,提高电池的充放电速率。无论是吸附锂原子还是钠原子,YS2的理论比容量均为350 mA·h g-1,与石墨电极相当。以上这些特性表明,二维YS2单层可以作为一种很有发展前景的LIBs/NIBs负极材料。