P2⁃Na_(x)CoO_(2)材料Ca掺杂性质的第一性原理研究

马秋菊; 童路; 汪丽莉; 宓一鸣; 赵新新

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P2⁃Na_(x)CoO_(2)材料Ca掺杂性质的第一性原理研究

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采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了P2⁃Na_(x) CoO_(2)材料的Ca掺杂性质,结果表明,掺杂Ca倾向位于氧原子与氧原子形成的三棱柱中心,此三棱柱与周围的CoO_(6)八面体共边。Ca通过电子转移与周围的氧发生较强的化学相互作用,削弱了相邻的Co⁃O键。Ca⁃CoO_(2)的相互作用强于Na⁃CoO_(2)的相互作用,Ca的嵌入能约为7.90 eV,几乎是Na的两倍(~4.25 eV)。借助两个Na以及一个Na和一个Ca在CoO_(2)层间形成的稳定结构研究了Ca⁃Na和Na⁃Na相互作用,结果表明,Ca⁃Na的作用使Na难以接近Ca,从而减少了Na在Ca周围的分布。分子动力学研究表明,Ca⁃Na的相互作用可以抑制Na在不同位置的分布随Na含量的剧烈变化。在P2⁃Na_(x) CoO_(2)中通过Ca掺杂提高电池的性能主要归因于Ca⁃CoO_(2)和Ca⁃Na的强相互作用,这两种作用在一定程度上减缓了充放电过程中材料的结构变化,提高了电池的循环稳定性。

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来源
《材料导报》 |2022年第12期|16-21|共6页
作者
马秋菊; 童路; 汪丽莉; 宓一鸣; 赵新新;
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作者单位

上海工程技术大学数理与统计学院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类结构化学;
关键词
密度泛函理论; P2⁃Na_(x)(2); Ca掺杂; 电荷密度; 分子动力学;

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