%0 Journal Article
%T 锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4金属掺杂的第一性原理研究
%A 杨思七
%A 张天然
%A 陶占良
%A 陈军
%J 化学学报
%P 1029-1034
%D 2013
%R 10.6023/A13030294
%X 近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5O4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料结构和电化学性质的影响.采用第一性原理方法,系统地研究了金属掺杂的LiM0.125Ni0.375Mn1.5O4(M为Cr,Fe和Co)电极体系的结构与电子性质.计算结果显示,少量的过渡金属M取代LiNi0.5Mn1.5O4晶格中的Ni,能够有效抑制材料在电化学脱嵌锂过程中的体积变化(从锂化相到脱锂相,体积变化率约为4%,而未掺杂的情况为4.7%),提高材料循环性能.体系态密度表明金属掺杂能够减小体系的带隙,进而提高材料的电子传导.另外,通过Li离子的扩散计算,我们发现与未掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4相比,Co掺杂使得Li在材料中两条不同扩散路径的扩散能垒分别降低了约90meV和140meV,表明Co掺杂有利于Li在材料中的快速扩散.
%K 第一性原理
%K 尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4
%K 掺杂
%K 体积变化率
%K 锂扩散能垒
%U http://sioc-journal.cn/CN/abstract/abstract342086.shtml