Ga,Ge,As掺杂对锂离子电池正极材料 Li2CoSiO4的电化学特性和电子结构 影响的第一性原理研究

摘要：

由于硅酸盐类正极材料Li2CoSiO4具有较高的理论放电容量而受到广泛关注,但其较高的放电平台使得现有电解液无法满足使用要求而限制了其进一步的应用和发展.本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,结合Hubbard修正的广义梯度近似(GGA+U),系统地研究了Ga,Ge和As掺杂对Li2CoSiO4晶体结构、电化学特性和电子结构的影响.计算结果表明Ga,Ge和As掺杂改善了体系脱锂前后的体积变化,有利于提高Li2CoSiO4材料的循环稳定性.此外,Ga,Ge和As掺杂均有效降低了单位公式内第一个Li+脱嵌时的理论平均脱嵌电压,同时掺杂Ge和As也可有效降低单位公式内第二个Li+脱嵌时的理论平均脱嵌电压.态密度图结果表明Co2+对其3d轨道电子具有强烈的束缚作用,导致体系在脱锂过程中Co2+难以失去电子用以参与电荷补偿.而Ga,Ge和As掺杂有效地参与了体系在脱锂过程的电荷补偿,这是导致体系理论平均脱嵌电压降低的主要原因.

关键词：第一性原理计算、掺杂、脱嵌电压、电子结构

所属期刊栏目：68

资助基金：国家自然科学基金11304146;江西省教育厅基金GJJ170587,GJJ160713资助的课题

在线出版日期：2019-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：211-219