基于离子交换机理的尖晶石型LiMn₂O₄脱/嵌锂模拟

来源期刊：材料导报2017年第12期

论文作者：纪志永 黄智辉 袁俊生 李非 周俊奇

文章页码：131 - 135

关键词：尖晶石;离子筛;提锂;离子交换;模拟;

摘    要：基于离子交换机理,以ICSD（The Inorganic Crystal Structure Database）中LiMn₂O₄的结构数据为基础,利用Materials Studio软件包中Visualizer模块和CASTEP模块构建并优化了尖晶石型LiMn₂O₄和HMn₂O₄以及λ-MnO₂的晶体结构,并通过对比涉及各自晶体结构的系统能值、晶胞参数、键长及键角等的变化,初步验证了离子筛提锂过程是自发吸热过程;分别通过对LiMn2O4和HMn2O4添加H和Li,模拟考察了脱锂和嵌锂（即酸洗和吸附）过程中的活性原子位及H和Li的迁移轨迹,得出8a位置Li和H的离子性较强,脱锂为H置换四面体8a位置Li,并与邻近位置O形成键长约为0.098 9nm的O-H键;嵌锂为Li取代8a-16c-8a孔道中8a位置H的动力学过程。研究结果对锰基离子筛提锂的后续工作具有一定的指导意义。