锂离子电池掺钴正极材料电子结构的DV-Xα研究

摘要

采用原子基表示的第一原理赝势方法,计算了正极材料LiMn2O4的电子结构,发现LiMn2O4的价带主要是由Mn(8)和Mn(9)的3d轨道和O(7)、 O(6)、 O(4)的2p轨道构成,导带主要是由Mn(8)和Mn(9)的3d轨道和O(7)的2p轨道构成.通过计算Li5Mn7CoO8的电子结构,发现在LiMn2O4中用钴离子取代16d位锰离子将使电极材料的费米能减小,放电电压降低;锂离子的净电荷增大,锂离子与氧离子的相互作用增强,可逆容量降低;同时由于价带宽度变窄, Co-O键间的相互作用比Mn-O键间的相互作用强,所以,结构稳定性增加,电极循环性能改善.