Na+替位掺杂对Li2MnSiO4的电子结构以及Li+迁移过程的影响

• 作者: 嘉明珍 王红艳 陈元正 马存良
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 锂离子电池 Na离子掺杂 电子结构 Li离子扩散 跃迁势垒
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 252-259
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.65.057101

摘要

在锂二次电池中,硅酸锰锂作为正极材料得到广泛研究,但其固有的电子和离子电导率较低,直接影响着电池的功率密度和充放电速率.本文建立了不同浓度的Na+离子替位掺杂Li+离子形成的Li1-xNaxMnSiO4(x=0,0.125,0.25,0.5)结构,采用第一性原理的方法,研究了掺杂前后硅酸锰锂的电子结构以及Li+离子的跃迁势垒.发现在Li+位替代掺杂Na+,导带底的能级向低能方向发生移动,降低了Li2MnSiO4材料的禁带宽度,有利于提升材料的电子导电性能.随着掺杂浓度的升高,禁带宽度逐渐变窄.CI-NEB结果表明,在Li2MnSiO4体系中具有两条有效的Li+离子迁移通道,掺杂Na+以后扩大了Li+离子在[100]晶向上的迁移通道,Li+离子的跃迁势垒由0.64 eV降低为0.48,0.52和0.55 eV.掺杂浓度为x=0.125时,离子迁移效果最佳.研究表明Na+掺杂有利于提高Li2MnSiO4材料的离子和电子电导率.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王红艳	西南交通大学物理科学与技术学院	25	76	5.0	6.0
5	马存良	西南交通大学物理科学与技术学院	7	14	3.0	3.0
6	嘉明珍	西南交通大学物理科学与技术学院	4	8	2.0	2.0
10	陈元正	西南交通大学物理科学与技术学院	2	5	2.0	2.0