Li2FeSiO4多晶型的结构稳定性、动力学及力学性质的第一性原理研究
材料科学
2016-11-15 v1
摘要
Li2FeSiO4 因其高理论容量 (330 mA h/g) 而成为下一代锂离子电池的重要替代正极材料。然而，其发展面临来自结构复杂性和较差离子电导率的重大挑战。本工作中，利用最先进的密度泛函计算研究了潜在正极材料 Li2FeSiO4 及其多晶型物的相对稳定性、电子结构、热力学和力学性质。在用于结构优化计算的 11 种结构排布中，实验已知的单斜 P21 变体被确定为基态结构。施加压力引发依据 P21 - Pmn21 - I222 的相变序列，临界压力的估计值分别为 0.38 和 1.93 GPa。电子结构表明所有考虑的多晶型物均具有非金属特性，带隙值在 3.0 至 3.2 eV 之间变化。不同多晶型物之间的能量差很小，且这些结构大多动态稳定。另一方面，单晶弹性常数计算表明仅有少数 Li2FeSiO4 多晶型物是力学稳定的。在室温下，不同多晶型物中 Li2FeSiO4 的扩散系数计算揭示该材料的锂离子电导率匮乏。
引用
@article{arxiv.1611.04350,
title = {First-principles study of structural stability, dynamical and mechanical properties of Li2FeSiO4 polymorphs},
author = {P. Vajeeston and H. Fjellvåg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.04350},
year = {2016}
}
备注
8 figures, 4 table