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应变对层状锰系锂离子电池正极材料输出电压的影响

任晓栋 刘建军 张文清

应变对层状锰系锂离子电池正极材料输出电压的影响

任晓栋, 刘建军, 张文清
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  • 利用第一性原理方法系统研究了不同应 变模式对LiMnO2和Li2MnO3输出电压的影响, 建立了输出电压与弹性常数及应变之间的关系. 发现所有应变对输出电压都是降低的, 且应变效应是各向异性的. 大部分的单轴应变5%时对输出电压的降低都小于0.1 V. 由于层状的电极材料层间的键合作用较弱, 且受脱锂后形成的锂空位影响较大, 当从锂层脱出锂时, 垂直于层方向的应变对输出电压影响较大; 而对Li2MnO3系统从过渡金属层中脱锂时, 平行于层的应变对输出电压影响更大. Li2MnO3骨架支撑的层状固溶体系中, 应变使高电压充电阶段的电压维持在截断电压之下, 并打开过渡金属层中锂的迁移通道, 产生较为持久的充电而可能获得较大的充电容量.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50825205)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-18
  • 修回日期:  2012-03-07
  • 刊出日期:  2012-09-05

应变对层状锰系锂离子电池正极材料输出电压的影响

  • 1. 中国科学院上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50825205)资助的课题.

摘要: 利用第一性原理方法系统研究了不同应 变模式对LiMnO2和Li2MnO3输出电压的影响, 建立了输出电压与弹性常数及应变之间的关系. 发现所有应变对输出电压都是降低的, 且应变效应是各向异性的. 大部分的单轴应变5%时对输出电压的降低都小于0.1 V. 由于层状的电极材料层间的键合作用较弱, 且受脱锂后形成的锂空位影响较大, 当从锂层脱出锂时, 垂直于层方向的应变对输出电压影响较大; 而对Li2MnO3系统从过渡金属层中脱锂时, 平行于层的应变对输出电压影响更大. Li2MnO3骨架支撑的层状固溶体系中, 应变使高电压充电阶段的电压维持在截断电压之下, 并打开过渡金属层中锂的迁移通道, 产生较为持久的充电而可能获得较大的充电容量.

English Abstract

参考文献 (36)

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