锂离子电池负极材料NiSi2嵌锂性质的第一性原理研究

• 作者: 丁静 尹付成 李小波 邓博华 龙朝辉 龚晋
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 锂离子电池 负极材料 Ni-Si合金 第一性原理
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 矿业工程? 冶金工程? 环境工程? 化学与化学工程? 材料科学与工程
• 页码范围: 323-329
• 页数: 7页
• 分类号: TG146.1
• 字数: 4300字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2018.02.009

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究锂离子电池负极材料NiSi2的嵌锂路径.首先计算Li嵌入NiSi2各反应的嵌锂形成能、理论质量比容量和体积膨胀率,然后研究LixNi8Si4(x=0,1,4)的电子结构,计算其能带结构、态密度和差分电荷密度.研究结果表明:Li嵌入NiSi2最有可能的3步反应路径为12Li++12e-+7NiSi2→Li12Si7+7NiSi,13Li++13e-+8NiSi→Li13Si4+4δ-Ni2Si和Li++e-+δ-Ni2Si→LiNi2Si;LixNi8Si4呈现出金属特性,Ni-Si之间形成较强的共价键,能够有效缓解嵌锂过程中的体积膨胀,稳定基体骨架,从而提高材料的循环性能.