共掺杂TiO2-B作为可充电锂离子电池负极材料的DFT+U分析_中国煤炭行业知识服务平台

共掺杂TiO2-B作为可充电锂离子电池负极材料的DFT+U分析

作者

庞可孔令明任瑞鹏吕永康
单位

太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室
摘要

采用多元胞组合法构建出钝化共掺杂TiO2-B模型,并引入共掺杂原子N+V和C+Cr,对其进行第一性原理的密度泛函理论（density functional theory,DFT）分析。通过对Li+嵌入位点和迁移活化能的计算,确定了Li+低浓度下共掺杂模型中最稳定的嵌入位点,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的迁移活化能分别为0.47,0.42eV;对Li+高浓度下嵌入电压进行计算,得出N+V共掺杂嵌入电压为0.830.97V,比C+Cr共掺杂的对应值1.051.27V小,因此N+V共掺杂模型更适合用作锂离子电池的负极材料;对两种共掺杂的态密度进行计算,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的带隙宽度分别为1.7,1.4eV,说明N和C主要修饰价带结构,V和Cr主要修饰导带结构。
关键词

Li离子电池负极材料TiO2-B钝化共掺杂嵌入电压迁移活化能带隙密度泛函理论
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(21406154)；太原理工大学校青年基金资助项目(2012L041,2013T092)；
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