高电压正极材料Li1-xCoO2(x=0.75)的电子结构

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在经济的高速发展以及对能源的迫切需求的驱动下,新型清洁能源已经成为了21世纪人类社会发展的发展焦点。在这样的背景下,锂离子电池的开发和应用备受社会各界的广泛关注,锂离子电池的应用已经给生活和生产各方面带来的极大的便捷,从最初的移动通讯设备扩展到各种便携式电子产品,甚至在航空航天、军事上都能看到其应用。正是这些方面的需求促进锂离子进一步的发展,则锂离子电池为了能够更好的满足以上这些方面的发展要求,不仅要在能量密度和循环性能取得更大的突破,更是不能忽略安全性方面的要求。因此,为了满足当今世界对能源转化和存储方面日益增长的需求,寻找新型电极材料和优化现有材料体系成为当前的研究热点。  本文采用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了高脱锂量(高压)材料Li1-xCoO2(x=0.75)的结构稳定性和电子性质,从而为深入理解该高电压材料提供理论帮助。经理论计算发现,LiCoO2材料中Co离子是以+3价的正常的价态形式存在的。当少量脱锂时,因进一步失去电子小部分Co3+离子从+3价变成+4;当深度脱锂(x=0.75)时,不仅有很多的Co3+离子的再变价,而且极少部分O-2p轨道也会失去电子,因而产生两种氧离子(O1和O2)。其中O1离子占O变价总数的1/3,而O2离子占2/3。Co3+、Co4+、O1及O2两两键长长度也有明显的不同。与Co3+相比,Co4+和O离子(包括O1和O2)之间聚集了更多的电子,因此它们之间的相互作用也强于Co3+与O离子(包括O1和O2)之间的相互作用。
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