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摘要
采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了含空位和杂质缺陷的LiFePO4电子结构,通过能带、态密度、布居分布分析,阐明缺陷及阴离子掺杂对材料电化学性能的影响,为LiFePO4的结构设计和实验研究提供理论基础。结果表明,Li、Fe和O空位型缺陷对LiFePO4的带型变化影响较小,禁带中无新的导带,禁带宽度有一定程度缩小,有利于电子的传导,但总能量上升,造成结构的不稳定性,在实际高温制备过程中,可能产生少量杂相,影响LiFePO4正极材料的电化学性能;P空位缺陷对LiFePO4的带型影响同样较小,但在禁带中产生了两条新的导带,禁带宽度明显变窄,有利于电子的传导,虽然总能量上升,造成结构的不稳定性,但在实际高温制备过程中,可能产生微量有利于电化学性能的杂相;F掺杂LiFePO4的带型出现了明显的变化,半导体类型由p型转变为n型,极大地促进了电子的导电性,总能量下降,结构稳定,对LiFePO4正极材料的电化学性能有正面的影响。
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单位清华大学; 汽车安全与节能国家重点实验室
