铁基氟化物钨 bronze 型应变行为的第一性原理研究：作为锂离子电池负极材料

在电池的充放电循环期间，电极材料微结构中的机械应力和应变会降低锂金属离子电池的长期稳定性。在此背景下，表现出零应变（ZS）行为的晶体化合物尤为有趣。实验测得钨 bronze（TTB）型化合物Na$_x$FeF$\mathrm{_3}$近似零应变。本文基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，研究含钨 bronze（TB）结构的铁基氟化物化合物作为零应变负极材料的潜力。我们对将锂离子Li$\mathrm{^+}$、Na$\mathrm{^+}$、K$\mathrm{^+}$插入TTB结构以及两种相关TB结构（立方体 perovskite（PTB）和六方（HTB）型）进行了仿真计算。我们描述了可解释Na$_x$FeF$\mathrm{_3}$实验测得低体积变化的补偿性局部体积效应。我们讨论了TB结构中实现锂离子插入机制的晶体和化学前提条件，并提出定性描述符以预测局部体积变化，从而为更快地筛选和发现新型零应变电池材料提供了方法。