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硅酸盐学报2025年第07期:层状与尖晶石正极材料的锂离子协同迁移效应

来源:期刊VIP网 时间:


作者:戴静雯;宁芳华;郭一铭;吴东森;孙卓;刘小瑜;易金;

单位:上海大学理学院,可持续能源研究院;

摘要:对于锂离子电池正极材料中锂离子迁移问题,第一性原理计算得到的锂离子迁移能垒存在差异,且相应的机制尚未完全明确。为此,计算了不同超胞尺寸的层状LiCoO_2和LiNiO_2中锂离子的迁移能垒,发现在较小超胞尺寸下计算得到的迁移能垒相对较低。通过施加应力,发现即使在层间距保持一致的情况下,不同超胞尺寸下的锂离子迁移能垒依然表现出显著差异,这表明协同迁移效应能够降低锂离子迁移能垒。在尖晶石型正极材料中,也发现锂离子协同迁移效应对锂离子迁移的促进作用,但由于与锂离子近邻的过渡金属离子对协同迁移效应的屏蔽作用,协同迁移效应对迁移能垒的改变明显小于层状材料。锂离子的协同迁移效应研究为深入理解正极材料中锂离子迁移机制提供了理论依据。

关键词:锂离子电池;正极材料;锂离子迁移;协同迁移;第一性原理计算

基金资助:国家自然科学基金项目(52402286,22075171); 上海市扬帆计划(24YF2712300)