基于第一性原理Sn-Li合金嵌锂性能和弹性性能的计算与预测

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算锂离子电池负极材料金属Sn在嵌Li过程中形成LixSn合金(0≤x≤4.4)的形成能、嵌Li电位、晶体结构、电子结构和弹性性质.结果表明:随着嵌Li量的增加,LixSn合金的平均嵌Li电位逐渐降低,体积膨胀率呈现线性增大,费米能态密度整体上呈现增大的趋势,导电性增强.随着嵌Li量的增加,LixSn合金中Sn—Li金属键的离子性特征逐渐增强,导致体积模量(B)、剪切模量(G)和弹性模量(E)几乎呈线性降低.G/B值表明,随着嵌Li量的增加,LixSn合金由延性转变为脆性,导致LixSn合金容易发生脆性破坏.同时,采用电池程控测试仪测得金属Sn的充放电曲线,发现理论计算的嵌Li电位与实验测得充放电电压具有良好的一致性.

关键词：锂离子电池、Sn-Li合金、嵌锂性能、弹性性质、第一性原理

所属期刊栏目：27

分类号：TM912.9

资助基金：国家自然科学基金资助项目51274119;Project51274119 supported by the National Natural Science Foundation of China

在线出版日期：2017-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：282-288