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Nb掺杂LiFePO_4电子结构的第一性原理研究
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 分类:TM912[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]深圳大学,广东深圳518060, [2]哈尔滨工业大学深圳研究生院,广东深圳518055, [3]西安电子科技大学,陕西西安710055
  • 相关基金:国家自然科学基金(50874074,51110105014,50474092); 广东省自然科学基金(8151806001000028); 深圳市科技计划(200505,ZYC200903250150A); 深圳市功能高分子重点实验室开放基金(FP20110004,FP20120004)
中文摘要:

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。

英文摘要:

The electronic structure of LiFePO4, including the energy band, PDOS and popularity analysis was determined by the first-principles based on the density functional theory (DFT), via Nb substituting for Fe or Li with Nb in LiFePO4 supercell. Results show that after Nb doping, the structure is stable and the band gap decreases resulting in the increase of the electronic conductivity and the rate of discharge/recharge, and this can be attributed to the electrons in orbital d, which leads to the increasing of the band near the Fermi level. The bond length of Li-O increases, which benefits the diffusivity of lithium ion. The band gap decreases with more doping amount, and it can influence the diffusivity of lithium ion, especially at Li site. Therefore, it is concluded that the doping content should not be too much.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 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,美国工程索引,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24715