锂离子电池正极材料Li_xMn_2O_4电子结构的量子化学DV-X_α研究

采用原子基表示的第一原理赝势DV Xα方法,计算了锂离子电池正极材料LixMn2O4(x=0,1,2)各种模型的电子结构。结果表明:电极材料LixMn2O4具有较好的电子导电性,锂离子嵌入正极材料后发生Jahn Teller效应引起材料结构改变;锂离子的净电荷变为+0.7(x=1)、+0.9或+0.5(x=2),说明锂离子过度嵌入LixMn2O4中,导致部分锂离子和氧离子的相互作用增强,锂离子脱出较为困难,从而容量降低。最高占有轨道(HOMO)到最低空轨道(LUMO)的跃迁能很小,电子较易进行嵌入和脱出。