V2O5 的结构与电子性质及其通过 3d 元素掺杂的调控——基于 DFT+U 方法与色散修正的建模
材料科学
2018-06-05 v2
摘要
碱性离子电池的新型电极材料是一个适时的课题。在众多有前景的候选者中，V2O5 是最令人感兴趣的正极材料之一。尽管具有非常高的理论容量，实际上其性能受低稳定性和差导电性阻碍。关于 V2O5 的理论描述，常见的 DFT-GGA 计算无法复现其电子和晶体结构。在带隙被低估的同时，层间距被高估，因为 GGA 内未能恰当描述弱色散相互作用。此处我们表明，DFT+U 方法与半经验 D2 修正的结合可补偿 GGA 近似在 V2O5 建模中的缺陷。与常见 PBE 计算相比，在计算成本适度增加的情况下，PBE+U+D2 完全复现了 V2O5 的实验带隙，而晶格参数的误差仅几个百分点。利用所提出的 PBE+U+D2 方法，我们研究了掺 3d 元素（从 Sc 到 Zn）的 V2O5。我们表明结构和电子参数均受掺杂影响。最重要的是，掺杂后预期导电性显著增强，这对 V2O5 在金属离子电池中的应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1802.03247,
title = {Structural and electronic properties of V2O5 and their tuning by doping with 3d elements - Modelling with DFT+U method and dispersion correction},
author = {A. Jovanović and A. S. Dobrota and L. D. Rafailović and S. V. Mentus and I. A. Pašti and B. Johansson and N. V. Skorodumova},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.03247},
year = {2018}
}
备注
20 pages, 8 figures, 2 tables, 56 references, Supplementary Information included, submitted to Physical Chemistry Chemical Physics