基于第一性原理的尖晶石锰酸锂电池掺杂研究

来源期刊：材料导报2014年第4期

论文作者：王延庆 王中明 郭华强 朱冠宇 张鑫 冯福中

文章页码：149 - 152

关键词：第一性原理;锂离子电池;能带结构;密度泛函理论;

摘    要：采用基于泛函理论的第一性原理,应用超软赝势平面波法对LiMn2O4以及Ni 2+掺杂的LiMn2O4的能带结构、态密度进行研究。理论计算表明:LiMn2O4是导体材料,Mn位掺杂Ni 2+可以减小LiMn2O4的能带间隙,缩短Mn-O键长,降低Li-O键能,提高LiMn2O4的电子电导率以及锂离子的扩散速率。电子态密度分析发现:由于Ni-3d轨道的诱导作用,出现了新的O-2p轨道,Li脱出时获得的电子主要是由费米能级附近O-2p能带提供,因此掺杂Ni 2+能提高LiMn2O4的导电性能。相关实验结果表明,掺杂Ni 2+的LiMn2O4具有优良的电化学性能,与理论计算结果非常符合。