【摘 要】
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锂电池正极材料锂锰氧化物的第一原理研究,目前主要集中在相变、电子结构及掺杂方面,关于非化学计量尖晶石型锂锰氧化物的研究,仅考虑了缺氧型LiMn2O4-y的形成能和电子结构,
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锂电池正极材料锂锰氧化物的第一原理研究,目前主要集中在相变、电子结构及掺杂方面,关于非化学计量尖晶石型锂锰氧化物的研究,仅考虑了缺氧型LiMn2O4-y的形成能和电子结构,而关于缺锂和富锂型Li1±xMn2O4结构和性能的关系,未有研究报道。 本文采用Materials Studio程序包中的CASTEP模块,应用平面波展开和正则守恒的第一原理赝势法,研究了锂电池正极材料尖晶石型锂锰氧化物中缺陷（包括缺锂和富锂）对总能量、形成能、态密度、分态密度、相图、平均电压、理论容量等方面影响的规律。研究表明: 缺陷尖晶石型Li1±xMn2O4中,随着Li成分的增加,晶胞参数逐渐增大,总能量和电池的平均电压逐渐减少,理论容量随着含锂量或Li/Mn摩尔比的增加而减少。 缺锂尖晶石型Li1-xMn2O4（0≤x≤1）的形成能为负,各种晶体的结构稳定,不会产生分相;富锂尖晶石型Li1+xMn2O4（O≤x≤1）的形成能为正,各种晶体的结构相对不稳定,晶格结构由立方晶体向四方晶体转变,空间群由Fd3m转变为I41/amd,发生Jahn-Teller形变,由立方相转变为四方相。
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