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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

The geometries of LixNi0.5Mn0.5O2 was optimized by density functional theory (DFT) plane-wave ultrasoft-pseudopotential method, and then the corresponding electronic structure and average intercalation-Li voltage were calculated. The results indicate that when x=1, the d orbital electron of Ni, Mn and part of O2p near the fermi surface are electronic contributors; O2p and Ni (Mn) 3d orbials form strong covalent bonds. The bond length of Ni-O is similar to that of Mn-O, which inhibits the distorting of M-O octahedron. LiNi 0.5Mn0.5O2 is not only a good electric conductor but also owns stable structure. Li exists in layer material mainly in the state of Li+, which is conducive to deintercalation and diffusion. The electrical conductivity gradually becomes poor with the deintercalation of Li-ion and the increase of band gap.%采用基于密度泛函理论的第一性原理超软贋势平面波法,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.

著录项

  • 来源
    《有色金属科学与工程》 |2016年第4期|45-49|共5页
  • 作者单位

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

    江西理工大学材料科学与工程学院;

    江西 赣州 341000;

    江西省动力电池及其材料重点实验室;

    江西 赣州 341000;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 化学电源、电池、燃料电池;
  • 关键词

    LiNi0.5Mn0.5O2; 平均嵌锂电压; 态密度; 电子结构; 能带结构;

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