便携式电池正极材料V_(2)O_(5)金属阳离子掺杂筛选工程研究

为了解决阳离子是否可以掺杂进入便携式电池正极材料α-V_(2)O_(5)结构以及掺杂的元素种类问题,基于量子力学的方势垒模型,考虑不同势垒宽度以及势垒修正常数的影响作用,探究在形成的α-V_(2-x)M_(x)O_(5)(M为阳离子)晶体结构中,+5价阳离子相对于V^(5+)阳离子形成结构的概率,并通过第一性原理计算,获得了部分掺杂晶体结构的性能。计算结果表明:仅有31种+5价阳离子可以替代V^(5+)阳离子掺杂进入晶格,其中金属元素为Cr,Mn,Fe,Rb,Sr,Nb,Mo,Sb,Te,La,Ce,Pr,Lu,Pb,Bi,可以进行完全掺杂的元素为P,As,Nb,Mo,Sb,Te,La,Pr,Bi;势垒宽度以及势垒修正常数虽然对筛选结果存在影响,但起不到决定性作用;仿真计算得出的α-V_(2)O_(5)的带隙为2.103 13 eV,Cr,Mn,Fe的掺杂机制遵循n型掺杂机制,掺杂后带隙降低,电子跃迁能力增强。