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阴离子硫氧化还原与Li_(1-x)NiO_(2-y)S_y的结构稳定性:第一性原理研究(英文)
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:北京大学工学院,先进电池材料理论与技术北京市重点实验室,北京100871
  • 相关基金:国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项(2016YFB0100200)和国家自然科学基金(51671004)资助项目
中文摘要:

高镍层状氧化物是电动汽车高能量密度锂离子电池正极材料的首选。本文通过第一性原理计算模拟了Li_(1-x)NiO_(2-y)S_y材料的脱锂过程。通过GGA+U计算分析了体系费米能级处的电子结构,充电过程中的氧化还原机制和热稳定性。在Li_(1-x)NiO_(2-y)S_y脱锂过程中,首次发现硫参与电荷补偿,抑制过渡金属的迁移,降低晶格扭曲幅度和提高体系中氧的稳定性。这种基于硫阴离子氧化还原对锂离子电池阴极材料电化学行为的调制有助于设计高稳定性的高镍正极材料。

英文摘要:

Ni-rich layered oxides are the preferred cathode materials for high-energy-density lithium-ion batteries currently used in electric vehicles. In this paper, we present a systematic first-principles evaluation of the deintercalation process in the Li1-xNiO2-ySy. The partial density of states (PDOS) characters of the electrons near the Fermi level, redox behaviors, and thermal stability have been investigated within the GGA+U scheme. The results show that the introduction of sulfur alleviates the lattice distortion during charging, suppresses nickel migration, and enhances the stability of oxygen according to the contribution of sulfur anion redox to the charge compensation for the overcharged Li1-xNiO2-ySy. This study provides a new insight on improving the stability of Ni-rich cathode materials by tuning of the electrochemical behaviors based on sulfur anion redox.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781