基于扩展Hubbard泛函的LiMPO$_4$橄榄石（M = Fe, Mn）的能量学与阴极电压
材料科学
2019-03-13 v3
摘要
过渡金属化合物对基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算提出了严峻挑战，因为大多数近似交换关联泛函无法捕捉价电子在其d态上的局域化，而这对于预测性建模其性质至关重要。本工作中，我们关注锂离子的知名阴极材料家族的两个代表，即正交晶系LiMPO橄榄石（M = Fe, Mn）。我们表明，具有在位（U）和位间（V）相互作用的扩展Hubbard泛函（即所谓的DFT+U+V）能够以极高精度预测混合价相的电子结构、具有中间Li含量的材料的形成能，以及电池的整体平均电压。我们特别发现，当电子局域化发生在显著原子间杂化存在的情况下（如Mn化合物的情况），在修正哈密顿量中包含位间相互作用可大幅改善热力学量的预测；并且将有效相互作用参数作为依赖材料和基态的自洽量进行评估，可预测不同相和浓度之间的能量差。
引用
@article{arxiv.1811.06586,
title = {Energetics and cathode voltages of LiMPO$_4$ olivines (M = Fe, Mn) from extended Hubbard functionals},
author = {Matteo Cococcioni and Nicola Marzari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.06586},
year = {2019}
}