Ti掺杂LiNiO₂第一性原理研究

邱世涛^1,2，李之峰^1,2，钟盛文^1,2，程波明^1,2，李婷婷^1,2

1. 江西理工大学材料科学与工程学院2. 江西理工大学江西省动力电池及其材料重点实验室

摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理超软贋势平面波法,对Ti掺杂LiNiO₂的几何结构进行优化,计算其晶体结构、原子布局、态密度、能带结构及电子结构.结果表明:Ti掺杂LiNiO₂,降低系统能量,结构更加稳定,并且使得晶胞参数c及c/a比值增大,层间距增大,有利于Li+脱嵌和迁移,从而改善其电化学性能;同时,掺杂Ti影响周边O和Ni电子排布,使得周边O-Ni键增长,减弱O与Ni之间的相互作用,O-Ti与O-Ni键长相近,抑制因Jahn-Teller效应导致的八面体扭曲,增强结构稳定性,改善循环性能;Ti掺杂还使得禁带宽度、能隙及电子跃迁所需能量均减小,且此时Li在材料中以离子形态存在,有利于脱嵌和扩散,增强导电性.

关键词：LiNiO₂;第一性原理;钛掺杂;态密度;电子结构;能带结构;