Nb掺杂LiFePO4电子结构的第一性原理研究

采用基于DFT的第一性原理方法,研究Nb掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的电子结构,并进行能带结构、电子态密度、布居和差分电荷密度性质等分析。结果表明:Nb掺杂后体系结构稳定,带隙降低,由于Nbd轨道电子的作用,使费米面附近能带数增加,更有利于电子传递,使电子电导率增加,充放电速率提高;Li-O键键长明显变大,有利于Li离子的扩散。虽然掺杂量大,带隙下降多,但会影响Li离子的扩散,尤其是在Li位掺杂时。综合考虑掺杂量不需要太大。     

LaNi5的电子结构

采用总体能量平面波赝势方法, 并结合超软赝势技术, 计算了金属La、 Ni及合金LaNi5的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居值. 根据计算结果, 分析了La、 Ni和LaNi5的电子结构. 结果表明: 形成合金后费米面能量位置漂移, 介于Ni和La的费米面之间, 费米面上主要是Ni 3d电子; 费米面附近导带的电子结构变化较大; 合金中La和Ni间存在电子转移, 形成了弱的La-Ni键, 且带部分离子性; 与纯金属相比, 形成合金后La的稳定性增强, 而Ni的稳定性减弱. 计算了LaNi5的理论生成热, 结果能较好地符合实验值.     

Cr掺杂LiFePO4导电性能的第一原理研究

基于第一原理方法,由广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论计算了Cr在Fe位掺杂的LiFePO4的电子结构,分析了不同掺杂量对品胞参数,体积和费米能的影响.掺杂Cr后,系统的态密度图中费米能级移入导带;费米能级附近的价带和导带的峰强度增强;能带结构图中最低空轨道与最高占有轨道之间的能隙变窄,从LiFePO4的0.75 e...     

镍离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用Ni2 对LiFePO4进行掺杂.采用电化学方法测量了Li1-xNixFePO4的充放电性能,用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构.固相反应可制备单相Li1-xNixFePO4(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.05和0.07,摩尔分数).研究表明:少量镍离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.97Ni0.03FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约30mA·h/g,其主要原因是镍离子掺杂不仅改变了晶体中原子间距离和位置,引起晶胞收缩;而且增加了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,提高了材料的导电能力.     

氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构与光学性质的第一性原理计算

用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构和光学性质。研究了氮掺杂对TiO2能带带隙的影响,计算结果表明,随着N的掺入,TiO2能带间隙减小,同时TiO2由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,电子跃迁的几率增大。掺杂N之后,TiO2的静态介电常数变小,同时在介电函数中,虚部在低能量处就出现峰值。     

Ni掺杂CoFe_2O_4晶体电磁性质的第一性原理研究

尖晶石型钴铁氧体因具有良好的电磁性质,广泛应用于电子装备、微波装备及高密度磁存储等领域。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法,结合广义梯度近似(GGA+U),系统研究不同Ni掺杂量对CoFe_2O_4晶体结构、电子结构和磁性能的影响。结果表明:Ni离子倾向于占据八面体位置且随着Ni掺杂量的增加,晶格常数呈递减趋势。通过电子结构分析表明,带隙随着Ni掺杂量的变化而变化,大部分都呈绝缘体,且存在强烈的3d-2p轨道杂化。磁性能依赖于Ni掺杂量,随着Ni掺杂量的增加,晶格中的原子磁矩变化不明显,但总磁矩呈线性递减趋势,这主要是因为Ni离子最外层的3d未配对电子数与Co离子最外层3d未配对电子数不同,因而对磁性能的影响较大。     

Nd掺杂金红石TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用密度泛函平面波超软赝势方法,系统研究了Nd掺杂前后金红石相TiO2的电子结构变化,计算结果表明:Nd掺杂使TiO2的电子态发生重新分布,分能带明显增加;在导带的下方出现了一些新的电子态,分波态密度的结果进一步证实,这些新的态归属于Nd 4d轨道;金红石TiO2的带隙引Nd 4f态的引入而明显降低,并导致材料的带隙减小;Nd掺杂前后金红石相TiO2的紫外-可见漫反射光谱的测试结果表明Nd掺杂TiO2的紫外可见吸收光谱发生红移。     

Mg-Co复合掺杂对LiFePO4电化学性能的影响（英文）

通过固相反应制备了Mg2+和Co4+复合掺杂的LiFePO4电极材料。采用X射线衍射、恒电流充放电和循环伏安研究复合掺杂对 LiFePO4结构和电化学性能的影响。结果表明:复合掺杂能够提高 LiFePO4的首次放电比容量,0.1C和1C的放电容量分别达到147.2mA·h/g 和133.3mA·h/g。循环伏安测试结果表明:复合掺杂改善了LiFePO4的导电性能,增强了Li+的脱嵌可逆性。     

S掺杂2H-CuGaO2结构与性能的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法,研究不同浓度S掺杂对2H-CuGaO₂能带结构和电子特性的影响规律。结果表明,掺杂后2H-CuGaO₂仍是间接带隙半导体,且带隙值随着掺杂浓度增加而增加;掺杂过程形成费米能级,对2H-CuGaO₂导电性产生影响。     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

First Principles Studies on the Electronics Structures of (Li0.75Na0.25)(Fe0.75Mn0.25)PO4 Cathode Materials

采用第一性原理平面波赝势方法计算研究了在LiFePO4的Li位、Fe位和Fe/Li位共掺杂金属原子对材料的电性能和局部结构稳定性的影响关系。结果表明:Li位掺杂(Li0.75Na0.25)FePO4比Fe位掺杂Li(Fe0.75Mn0.25)PO4表现出更好的电子电导性,而局部结构稳定性刚好相反。但是Fe/Li位共掺杂对电子电导性和局部结构稳定性具有双重优化作用,这可能是由Na-2p电子与Li-s电子相互作用引起的。同时,根据计算差分电荷密度关系可以发现共掺杂后会有大量其他原子电荷向Li原子周围偏移,从而改善材料的电子电导性能。     

Synthesis of LiFePO4/C composite electrode with enhanced electrochemical performance

1 INTRODUCTION The ever-growing demand for portable batter- ies with high energy density is exerting pressure for the development of advancedlithium-ion batter- ies . Commercial Li-ion batteries rely on the appli- cation of one of the well-known lithiuminsertion hosts ,i .e . LiCoO2, Li Mn2O4and Li Ni O2. How- ever the high cost of cobalt resource ,low specific capacity of Li Mn2O4and Li Ni O2is known to be difficult to synthesize and its multi-phase reaction during electrochemical …     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

Ni2+替代对LiFePO4正极材料电化学性能的影响

利用炭热还原法合成了橄榄石型LiFe1-xNixPO4/C (x=0.0,0.1,0.3,0.5) 正极材料,并系统研究了Ni2+替代对材料电化学性能的影响。充放电循环、循环伏安和交流阻抗测试,结果表明Ni2+替代部分Fe2+可以显著改善LiFePO4材料的电化学性能。在0.2 C (1 C=170.0 mA·g-1)电流密度下,LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电比容量达到160 mAh·g-1。LiFe1-xNixPO4/C电化学性能的改善归因于材料电导率的提高和电荷传输电阻的降低。利用第一性原理对LiFe1-xNixPO4/C的电子结构进行了研究,结果表明Ni2+的铁位替代能够提高体系的电子电导性。LiFe0.875Ni0.125PO4的结构最稳定,带隙最小,导电性能最好     

化学沉淀法制备掺杂磷酸铁锂的结构和性能研究

用化学沉淀法制备了Mg^2＋、Al^3＋、Ti^4＋、V^5＋和Ni^2＋掺杂的磷酸铁锂，用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能，用x射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明，少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能，其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时，放电比容量在120mAh／g以上，循环20次后容量保持率在80％以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在，并占据锂的位置，改变了晶体中原子间距离和位置，引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加，形成了有利于锂离子脱嵌的结构。