Pt摻雜材料Li2Pt0.125Co0.875SiO4在脫嵌鋰離子過程中晶格和電子結構變化的研究

張彩霞， 王仁海

(福州大學物理與信息工程學院， 福建 福州 350116)

Pt摻雜材料Li2Pt0.125Co0.875SiO4在脫嵌鋰離子過程中晶格和電子結構變化的研究

張彩霞， 王仁海

(福州大學物理與信息工程學院， 福建 福州 350116)

采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法， 研究貴金屬Pt摻雜的正極材料Li2Pt0.125Co0.875SiO4在鋰離子脫嵌過程中晶格和電子結構的變化. 計算結果表明， 摻雜體系在脫嵌鋰離子過程中， 晶格參數和體積變化不大， 充放電過程中循環穩定性保持較好， 脫嵌電壓也基本保持不變； Li-O鍵長增大， Li-O間相互作用減弱， 鋰離子遷移率增大. 與純相Li2CoSiO4相比， 禁帶中出現了摻雜原子Pt的d軌道電子， 帶隙變窄， 從而提高了摻雜材料Li2Pt0.125Co0.875SiO4的電子導電性.

Li2Pt0.125Co0.875SiO4； 摻雜材料; 鋰離子; 電池； 遷移率； 電子導電性； 第一性原理方法

0 引言

由于國家對高能量密度鋰離子電池的迫切需要， 科研工作者目前對尋找或設計一種新的超氧化物陰極材料(LiCoO2和LiMn2O4)產生了強烈的興趣[1]. 應用在電動交通和電網的陰極材料具有更高安全性、 更長循環壽命、 可擴展的能量儲存以及在理想電壓范圍內具有更高容量一直是最根本的要求[2-3]. 聚陰離子氧化物， 代表性的如LiFePO4已被廣泛研究， 其可以作為鋰離子電池安全的陰極材料已得到廣泛的認可[4]. 聚陰離子型化合物是一系列含有四面體或者八面體陰離子結構單元(XOm)n-(X=Si、 P、 S、 As、 Mo和W)的化合物的總稱， 與相應的過渡金屬氧化物相比， 聚陰離子氧化物作為鋰離子電池正極材料具有更好的穩定性、 更高的電……