基于Ni的分层阴极材料中的Ni/Li扰乱进化机制:从第一原则计算的见解
Fanghua Ning1, Huiying Zhang1, Jingwen Dai1
1Institute for Sustainable Energy/College of Sciences, Shanghai University, Shanghai 200444, China. jin.yi@shu.edu.cn.
概括
第一原理计算显示, (Li) 和 (Ni) 离子的协同迁移会导致基于Ni的分层阴极出现混乱. 这一过程显著减少了迁移能量,影响了循环过程中的材料稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学的计算化学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 基于Ni的分层阴极材料对于高能量密度电池至关重要.
- /破坏是影响电池性能和寿命的关键降解机制.
- 了解混乱的起源对于设计稳定的正极材料至关重要.
研究的目的:
- 研究基于Ni的分层阴极材料中Ni/Li扰乱的根本起源.
- 确定结构和电子因素之间的相关性,以及Ni/Li乱的程度.
- 在材料合成和电化学循环过程中确定驱动Ni/Li干扰的主要机制.
主要方法:
- 使用第一原则计算来模拟和分析Ni/Li乱.
- 系统地研究层间距离,空位,价值状态,离子半径和协调环境之间的关系.
- 对离子迁移路径和能量障碍的分析.
主要成果:
- 确定了层间距离,Li空缺,Ni价值状态,离子半径和协调多面体大小与Ni/Li乱之间存在强烈的相关性.
- 预先存在的Ni/Li障碍显著加快了进一步的降解.
- 发现和离子的协同迁移大大降低了迁移能量.
结论:
- 协同的Li-Ni迁移被认为是推动Ni/Li在合成和电荷-放电周期中的乱的关键机制.
- 这些发现为基于Ni的分层阴极的降解途径提供了关键的见解.
- 这种理解可以指导为先进电池开发更稳定,更耐用的正极材料.


