锂离子掺杂P3型NaMnO2钠离子电池正极材料中Na+扩散的第一性原理计算研究(英文)

作者：张禹; 李劼; 张红亮^*; 杜柯^*; 周湘远; 王景坤

来源：Journal of Central South University (English Edition), 2022, 29(09): 2930-2939.

• 密度泛函理论
• 弹性带理论
• 扩散动力学
• Jahn-Teller效应
• 钠离子迁移

钠离子扩散动力学是决定钠离子电池电极材料充放电速率的关键因素。本文考虑了NaMnO2和Na2/3Li1/6Mn5/6O2的两种极端浓度，即完全嵌入的Na+空位迁移和完全脱嵌的Na+迁移。NaMnO2中的空位和钠离子分布沿着氧哑铃位迁移和四面体位迁移，迁移能垒分别为0.374和0.296 eV。在NaLi1/6Mn5/6O2中，一方面由于Li掺杂的不均匀性导致被掺杂层的层间距变窄0.9%，能垒增加53.8%；另一方面由于缓解邻近Mn的Jahn-Teller效应强化了Mn—O成键强度，使得Mn-L1和Mn-L2中path2-3能垒最低，分别为0.234和0.424 eV。在Na1/6Li1/6Mn5/6O2中，Na-L2和Na-L3迁移能垒分别为1.233和0.779 eV，这是因为随着Na+迁移，Li+会从过渡金属层向碱金属层迁移，从而需要额外的能量。

• 单位
  中南大学