锂离子电池负极材料LiTi₂O₄的第一性原理研究

来源期刊：粉末冶金材料科学与工程2018年第2期

论文作者：刘志涛 王建川 郭芳宇 杜勇

文章页码：119 - 123

关键词：锂离子电池;尖晶石型LiTi2O4;第一性原理;本征缺陷;形成能;

摘    要：LiTi₂O₄由于具有零应变特性、放电电压平稳和循环性能好等优点而有望作为锂离子电池的负极材料。研究与锂离子传导过程相关的各种缺陷的性质和缺陷之间的相互作用对LiTi₂O₄的研发具有十分重要的意义。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究尖晶石型LiTi₂O₄完美晶体的晶格常数和原子之间的键长;计算LiTi₂O₄中孤立点缺陷的形成能;LiTi₂O₄中缺陷与缺陷之间的相互作用。计算结果发现:Li间隙,Ti间隙,LiTi反位缺陷和Li-Frenkel缺陷的形成能较低,是LiTi₂O₄中的主要缺陷;LiTi₂O₄的嵌锂过程在热力学上可行;Ti空位和Li空位均对近邻的间隙缺陷有吸引作用,而Li空位的吸引作用更强。