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锂离子电池电极/电解质材料的固体核磁共振研究进展
  • ISSN号:0023-074X
  • 期刊名称:《科学通报》
  • 时间:0
  • 分类:O469[理学—凝聚态物理;理学—电子物理学;理学—物理]
  • 作者机构:厦门大学物理科学与技术学院,福建厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(21233004)
中文摘要:

进一步提高目前成熟的锂离子电池电极材料LiCoO_2的容量是一个重要的研究方向.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了高脱锂量材料Li1-xCoO_2(x=0.75)的电子结构和晶体结构性质,为深入理解该高电压材料的电子结构提供基础.计算表明,LiCoO_2材料中Co是以正常的价态+3价的形式存在的.少量脱锂时,小部分Co3+由于进一步失去电子而从+3价变成+4价.当深度脱锂(x=0.75)时,不仅有很多的Co3+再变价,而且部分O-2p轨道也会失去电子,产生2种氧离子O1和O_2,其中O1离子占O变价总数的1/3,而O_2离子占2/3.不同价态的Co与不同氧离子之间的键长有明显的区别.与Co3+相比,Co4+和氧离子之间聚集了更多的电子,它们之间的相互作用力也将强于Co3+与氧离子之间的相互作用力.

英文摘要:

To further increase the capacity of the well-developed cathode material LiCoOz for lithium ion batteries is an important di- rection of electronic-structure research.In this paper,first-principle calculations based on the density functional theory has been performed to investigate the geometric and electronic structures of Li1-x CoO2 (x = 0. 75)with high amount of deintercalation of Li, in the purpose of providing information for understanding the nature of electronic structures of this high-voltage material.Calculations show that Co is valence +3 in material LiCoOz.When a small amount of Li is extracted from LiCoO2 ,a portion of Co3+ is trans- formed to Co4+ owing to the loss of an electron.When a large amount of Li (x=0.75) is extracted,however,part of electrons of O- 2p orbital are also lost,except for the valence change from Co3+ to Co4+ .Therefore, two different oxidation states of oxygen, O1 and 02, appear.The O1 oxygen takes 1/3 of the total oxidized oxygen, while 02 oxygen takes up the remaining 2/3. There are obvious differences in bond lengths between different valence states of Co and different types of oxygen.More electron accumulation between Co4+ and O ions are found,as compared with those between Co3+ and O ions.Interactions between Co4+ and O ions are also stronger than those between Co3+ and O ions.

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期刊信息
  • 《科学通报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院
  • 主编:周光召
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:csb@scichina.org
  • 电话:010-64036120 64012686
  • 国际标准刊号:ISSN:0023-074X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1784/N
  • 邮发代号:80-213
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),美国工程索引,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:81792