锂离子电池是目前综合性能最好的可充电电池,目前是汽车用动力电池的首选电源。现有锂离子电池的研究工作的一个重点是对电极材料的研究,且主要是实验研究,而实验缺乏理论指导常常事倍功半。本课题主要应用计算材料科学中的各种方法,对锂离子电池电极材料的各种物理、化学性能进行计算机模拟研究。研究内容包括掺杂改性、包覆改性、表面特性、离子输运、界面性质等一系列实验研究难以解决或不能解决的问题,预测材料的性能,理解材料性能的机理,为实验研究提供理论支持,对材料设计进行指导,为实验提供参考方案等。本项目中,我们分别对岩盐结构的LiMO2(M=Co,Ni,Mn)体系,尖晶石结构的LiMn2O4体系,橄榄石结构的LiMPO4(M=Fe,Mn)体系正极材料的基本物理、化学性质进行了比较系统的研究。包括体相性质(体相电子结构,力学性质、晶格动力学,体相掺杂,载流子输运性质等)、表面性质(表面几何结构、表面电子结构,表面离子动力学等)、包覆改性等。同时,还对LiTiO体系、黑P等其他电极材料的储锂性能进行了探索性研究。这些研究工作,得到了一些比较有意义的结果。
英文主题词Computational material science, First principles calculation, Lithium ion batteries, Cathode materials, Surfaces and interfaces.