Ru掺杂LiFePO4电子结构和性能的第一性原理研究 |
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引用本文: | 高媛,熊昆,黄丽萍,朱冰峰.Ru掺杂LiFePO4电子结构和性能的第一性原理研究[J].化学研究与应用,2019,31(5). |
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作者姓名: | 高媛 熊昆 黄丽萍 朱冰峰 |
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作者单位: | 重庆工商大学环境与资源学院,重庆,400040;重庆市职业病防治院,重庆,400040 |
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基金项目: | 重庆市教委科学技术研究项目;国家自然科学基金;国家科研启动基金 |
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摘 要: | 基于第一性原理和超软赝势平面波方法,对Ru掺杂LiFePO_4的原子几何结构和电子结构进行了研究。结果表明Ru掺杂后LiFePO_4晶胞参数a和b显著降低,晶胞参数c略微的增大,掺杂后晶胞体积收缩;当掺杂量为0.01时体系Fermi能最高,能量密度高。掺杂体系在Fermi能级附近态密度电子峰强度增大,态密度峰向低能方向移动,掺杂后能级减小,有利于LiFePO_4导电性能增强。能带计算结果显示,随着掺杂量的增加,体系带隙降低,能带下降,导带底向费米面移动,电子从价带跃迁到导带更加容易。电化学性能测试结果显示,当Ru的掺杂量较小时(0.01),费米面附近能带数增加,有利于电子传递,材料表现出最佳的放电比容量和倍率性。当掺杂量较大时(0.05,0.1),过多Ru将阻碍Li~+扩散通道,不利于电极材料的倍率性能。Ru掺杂能影响LiFePO_4电子结构,改善LiFePO_4性能,掺杂量不宜太大。
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关 键 词: | LiFePO4 第一性原理 Ru掺杂 能带结构 态密度 |
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