锂离子电池负极材料LiTi_2O_4的第一性原理研究

LiTi_2O_4由于具有零应变特性、放电电压平稳和循环性能好等优点而有望作为锂离子电池的负极材料。研究与锂离子传导过程相关的各种缺陷的性质和缺陷之间的相互作用对LiTi_2O_4的研发具有十分重要的意义。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究尖晶石型LiTi_2O_4完美晶体的晶格常数和原子之间的键长;计算LiTi_2O_4中孤立点缺陷的形成能;LiTi_2O_4中缺陷与缺陷之间的相互作用。计算结果发现:Li间隙,Ti间隙,LiTi反位缺陷和Li-Frenkel缺陷的形成能较低,是LiTi_2O_4中的主要缺陷;LiTi_2O_4的嵌锂过程在热力学上可行;Ti空位和Li空位均对近邻的间隙缺陷有吸引作用,而Li空位的吸引作用更强。