Li_xCoO_2(0≤x≤1)结构稳定性和力学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函的第一性原理,从电子层次计算研究了锂离子电池正极材料Li_xCoO_2(0≤x≤1)的晶体结构、电子结构和力学性质。结果表明:Li_xCoO_2在脱锂过程中晶体结构会发生转变,当x=0.5时由六方结构R ■ m晶型转变为单斜结构P2/m晶型,当完全脱锂(x=0)时又转变为六方结构P ■ m1晶型。随着Li原子的脱出,Li_xCoO_2导带被部分填充,价带被完全填充,金属性质和电子导电性增强,并出现自旋极化。Li_xCoO_2中Co—O键为含有部分离子性特征的共价键,随着Li原子的脱出,Co—O键的离子性特征减弱,共价性特征增强。随着Li原子的脱出,Li_xCoO_2的体积模量(B)、剪切模量(G)和弹性模量(E)均呈现逐渐减小的趋势,而Poisson比和各向异性指数逐渐增大。G/B值变化趋势表明,LiCoO_2呈脆性,脱锂过程中向韧性转变。