Si-Li合金嵌锂性能和弹性性能的第一性原理计算

• 作者: 唐树伟 孙闻 李思南 杨绍斌 沈丁
• 来源期刊: 原子与分子物理学报
• 学科: 工学
• 关键词: 锂离子电池 Si-Li合金相 嵌锂性能 弹性性能 第一性原理
• 年，卷（期）: 2017,（1）
• 所属期刊栏目: 原子分子物理交叉学科
• 页码范围: 149-154
• 页数: 6页
• 分类号: TM912.9
• 字数: 4254字
• 语种: 中文
• DOI: 103969/j.issn.1000-0364.2017.02.023

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,计算了锂离子电池硅负极材料在嵌Li过程中形成LixSi合金相(0≤x≤4.4)的形成能、嵌Li电位、晶体结构、电子结构和弹性性能.计算结果表明,随着嵌Li量的增加,LixSi合金体系总量能逐渐降低,LixSi合金相的形成能均为负值,表明硅负极材料的嵌Li反应在热力学可以自发进行;随着嵌Li量的增加,LixSi合金相的平均嵌Li电位逐渐降低,体积膨胀率逐渐增大,这与实验测得的结果具有良好的一致性.LixSi合金相在费米能级附近的电子主要由Si原子的p电子和Li原予的s电子共同贡献,LixSi合金相的费米能态密度随着嵌Li量的增加在整体上呈现增大趋势,电子导电性增强.随着嵌Li量的增加,LixSi合金相的体积模量(B)、剪切模量(G)和杨氏模量(E)逐渐降低,G/B值表明LixSi合金相均呈脆性,导致硅在嵌Li过程容易发生脆性结构破坏.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杨绍斌	辽宁工程技术大学材料科学与工程学院	132	794	14.0	23.0
2	沈丁	辽宁工程技术大学材料科学与工程学院	65	169	7.0	9.0
3	唐树伟	东北师范大学化学学院	9	63	5.0	7.0
4	李思南	辽宁工程技术大学材料科学与工程学院	23	80	4.0	7.0
5	孙闻	辽宁工程技术大学材料科学与工程学院	11	56	4.0	7.0