不同温度下锂离子电池正极材料LiCoO2的第一性原理研究

• 作者: 陈志强 崔磊 杨丽娟
• 来源期刊: 功能材料
• 关键词: 锂离子电池 正极材料 DFT LiCoO2 晶格振动
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 研究·开发|Research & Development
• 页码范围: 46-51
• 页数: 6页
• 分类号: TM201|O64
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2021.07.008

摘要

对电极材料在固定温度下热力学性质的评价,有助于准确描述锂离子电池(LIBs)的性能.为了全面了解层状锂LiMO2(M=Co、Ni、Mn)的特性,大量理论计算被用来预测该类材料的各种物理、化学性质,包括嵌入电压、Li空位有序化、Li扩散、复杂过渡金属有序化以及电子迁移路径等.然而,在高功率下,电池由于高速运转产生了更多的热量,导致一系列热力学问题出现.目前,大多数基于密度泛函理论(DFT)的研究只考虑了0 K下的热力学性能,而忽略了高温下晶格振动对性能的影响.基于此,在DFT的基础上,通过精确地模拟Li、LiCoO2及Li□CoO2声子谱和晶格振动等热力学参数,计算并绘制了关于Li、LiCoO2及Li□CoO2的温度与赫姆霍兹自由能的关系图;并根据不同温度的相关影响对脱锂电势进行了修正处理,发现随着温度的不断升高,晶格振动会进一步造成脱锂电势的逐步降低,从而导致正极材料的容量减小.