Li、Mg 和 Al 插入金红石型 VO2 的第一性原理研究：快速扩散与增强的电压
材料科学
2017-10-11 v1
摘要
钒氧化物是最有希望用作可充电金属离子电池电极的材料之一。在这项工作中，我们系统地研究了 Li、Mg 和 Al 原子插入金红石型 VO2 相关的热力学、电子学和动力学性质。利用第一性原理计算，我们系统研究了 LiVO、MgVO 和 AlVO () 化合物的结构演化和电压曲线。计算得出的锂嵌入电压在单原子插入时为 3.50 V，并在完全锂化形成 LiVO 化合物时降至 2.23 V，这与实验结果吻合良好。Mg 插入在达到 MgVO 之前表现为约 1.6 V 的平台，随后在达到 MgVO 之前出现另一个位于约 0.5 V 的类平台区域。预测的 Al 插入电压曲线起始于 1.98 V，随后是两个分别位于 1.48 V 和 1.17 V 的平台。Li、Mg 和 Al 在 VO 隧道结构中的扩散势垒分别为 0.06、0.33 和 0.50 eV。所展示的优异的 Li、Mg 和 Al 迁移率、高结构稳定性和高比容量表明，金红石型 VO 电极具有广阔的应用前景，尤其是对于多价电池。
引用
@article{arxiv.1707.00447,
title = {Ab initio study of Li, Mg and Al insertion into rutile VO2: Fast diffusion and enhanced voltages},
author = {Vadym V. Kulish and Daniel Koch and Sergei Manzhos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.00447},
year = {2017}
}