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锂离子电池硅基负极材料嵌锂行为的第一性原理研究

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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算不同数量的锂离子引起的硅材料晶体结构的变化以及在嵌锂过程中形成LixSi(x=1、2、2.4、4.4)合金相的形成能与电子结构.采用LST/QST方法计算过渡态,模拟合金体相中的锂离子迁移过程.计算结果表明,随着嵌锂数量的增加,硅晶胞的体积在不断增大;Lix Si合金相的形成能为负值,表明在嵌锂过程中锂离子和硅原子可以自发形成这些合金相,其中Li7 Si3合金最容易形成;随着嵌锂量的增加,锂离子在费米能级处s轨道提供的电子数逐渐增加,锂硅合金在费米能级处的电子数量呈增大趋势,表明锂硅合金的导电性越来越优;常温下Li2 Si体相中很难直接形成锂离子空位,但锂离子空位的迁移过程很容易发生.
First-principles study on lithium insertion behavior of silicon-based anode materials for lithium ion batteries

徐天齐、闫共芹、王康

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广西科技大学 机械与交通工程学院, 柳州545616

硅负极 锂硅合金 第一性原理 嵌锂行为

广西自然科学基金柳州市科技计划项目

2020GXNSFAA1590242018DH10507

2022

原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子:0.296
ISSN:1000-0364
年,卷(期):2022.39(1)
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