第一原理計算研究LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3 材料

First Principle Investigation of Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3 Composite

范哲軒(Zhe-Shuan Fan)

指導教授 ： 蔡哲正

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2012.00343

摘要

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3比起其他的鋰電池正極材料有更高的工作電壓與電容量。Li2MnO3和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2若結合成複合材料，Li2MnO3可提供多餘的鋰原子，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2也可提供基本的結構穩定性，是有潛力的電池材料。然而，此種材料的充放電特性與其結構有密切關聯，在此篇文章中，使用第一原理之軟體VASP來探討LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3充放電時的特性，實驗數據包含了充電曲線的模擬、鋰離子擴散活化能之計算，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的氧空位所造成的影響。結果顯示LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2會在鋰原子取出三分之二時體積會有較大的變化，影響了此材料繼續充放電。這點是影響此材料的關鍵。另外，活化能的計算顯示，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3此複合材料在介面的活化能較低(~0.18eV)，因此可推測若兩種材料是以奈米化的程度結合，會有較好的擴散特性，對電池快速充放電有利。本文亦藉由兩種不同比例混合之LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3計算，顯示出若LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Li2MnO3比例為1:1時，體積的變化較小，對循環充放電較為有利。整體來說，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2‧Li2MnO3此複合材料若控制適當的比例與微結構，是有機會取代現今所用的鋰電池材料。

關鍵字

鋰電池 ； 第一原理

參考文獻

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