便携式电池正极材料V2O5金属阳离子掺杂筛选工程研究

作者：刘贺雪; 卢璇; 楚孟佳; 王辰; 纪登辉^*; 李梅; 李金花; 李秀玲

来源：宁夏工程技术, 2022, 21(04): 331-341.

• V2O5
• 方势垒模型
• 第一性原理
• 掺杂
• 内聚能

为了解决阳离子是否可以掺杂进入便携式电池正极材料α-V2O5结构以及掺杂的元素种类问题，基于量子力学的方势垒模型，考虑不同势垒宽度以及势垒修正常数的影响作用，探究在形成的α-V2-xMxO5(M为阳离子)晶体结构中，+5价阳离子相对于V5+阳离子形成结构的概率，并通过第一性原理计算，获得了部分掺杂晶体结构的性能。计算结果表明：仅有31种+5价阳离子可以替代V5+阳离子掺杂进入晶格，其中金属元素为Cr,Mn,Fe,Rb,Sr,Nb,Mo,Sb,Te,La,Ce,Pr,Lu,Pb,Bi，可以进行完全掺杂的元素为P,As,Nb,Mo,Sb,Te,La,Pr,Bi；势垒宽度以及势垒修正常数虽然对筛选结果存在影响，但起不到决定性作用；仿真计算得出的α-V2O5的带隙为2.103 13 eV,Cr,Mn,Fe的掺杂机制遵循n型掺杂机制，掺杂后带隙降低，电子跃迁能力增强。

• 单位
  河北师范大学; 石家庄学院; 物理学院