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发布时间:2019-06-11 17:34| 浏览次数:60

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第一性原理计算在锂离子电池领域的应用abinitio)被广泛应用在化学、物理、生命科学和材料学等领域。 它的基本思想是将多个原子构成的体系看成是由多个电子和原子核组成的系统,并根据量子力学的基本原理对问题进行最大限度的“非经验性”处理。

它只需要5个基本常数(me,h,c,kaverageintercalationvoltage,AIV),与实验测到的电压数值比较接近,其原理阐述如下,例如电极反应式:μμz为反应过程中转移电子数,F是法拉第常数,△G为吉布斯(Gibbs)自由能。 0K时,可近似为△G≈△E,则公式1可写为:2)求解正极材料的平均电压。

第一性原理计算可以比较准确地预测材料的平均嵌锂电压,与实验测到的电压数值比较接近,如Zhou等,而实验测试值为。 Chen等,其实验值为约。

另外,Hassan等RuONEB(Nudgedelasticband)和CI-NEB(AClimbingimagenudgedelasticband)的方法,对材料中锂离子的扩散能垒进行计算,而扩散能垒则对应着锂离子的扩散能,也就是扩散速率。

扩散能垒越低的材料,其扩散速率越大,则相应的倍率性能则越高。

像大家在文献中所看到的诸如此类的扩散能垒图N掺杂石墨烯能够改善负极材料的锂离子扩散速率,除了在实验中测得的实验值来验证外,也可以通过第一性原理计算来计算不加N掺杂石墨烯时材料中锂离子的扩散能垒,通过和加N掺杂石墨烯后的复合材料的锂离子扩散能垒进行对比来分析复合材料中扩散能垒的降低是否真的是引入N掺杂石墨烯引起的。 OHakimIddir等Co空位的形成能和迁移能,预测了xLiGao等DFT和FPMD分析了Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Zr和Nb等元素掺杂LiMn对于材料性能的影响,通过定义O的反应焓,计算吉布斯自由能,来研究掺杂后材料中OTi-,V-,Cr-,Co-,Ni-和Zr-doped在含Li量y=之前达到零点,因此,其掺杂不能推迟OFe-和Nb-doped在Li移除量超过时仍未达到零点,表明其掺杂可以抑制材料在反应中的OWang等Li—VASP。

大家看到的在锂电领域第一性原理计算的文献中经常所看到的VASP一词,其实是ViennaAb-intioSimulationPackage的缩写,它是基于密度泛函理论并利用平面波赝势方法进行从头分子动力学和第一性原理计算电子结构计算的软件包,是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软件。 Vasp软件是由和首先开发和利用的,并在后期得到了不断的更新和完善,如今使用的Vasp软件包已相当成熟。

 
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