锂离子电池正极材料LixNi0.5Mn0.5O2电子结构的第一性原理研究

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面波法,对LixNi0.5Mn0.5O2的几何结构进行优化,并计算相应的电子结构和平均嵌锂电压.结果表明：x=1时,费米能级上分布着Ni、Mn d轨道电子和部分O2p轨道电子,层状LiNi0.5Mn0.5O2是电子的良导体;O2p轨道与Ni、Mn形成较强的共价键,Ni-O与Mn-O具有相近的键长,抑制了LiNiO2与m-LiMnO2中的因Jahn-Teller效应导致的八面体扭曲,且Mn-O键长在充放电过程中保持不变,材料具有稳定的结构;Li在晶胞中以主要离子态的形式存在,有利于脱嵌与传输.随着锂离子的脱出,材料的带隙增加,导电性能变差.