锂离子电池LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的电子结构

摘要：采用基于密度泛函理论平面波赝势方法,计算LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的电子结构。结果表明：LiMn2O4中Mn存在4＋和3＋两种价态,其平均磁矩约为3.5μb;Mn3d和O2p轨道之间形成了强共价键,Li和O之间主要以离子键为主;Mn O之间较强的相互作用有利于晶格保持较高的稳定性,利于锂离子的可逆嵌入和脱出;当Ni部分取代Mn以后,嵌/脱锂过程中的氧化还原中心转变为Ni,Ni的掺杂同时抑制了Mn的还原,这对于低价态Mn的溶出起到了较好的抑制作用,提高了晶格的完整性。因此Ni掺杂对于提高材料的结构稳定性和电化学性能较为有利。