LiFePO₄正极材料的一维锂离子通道特性

【作者】 欧阳楚英； 施思齐； 王兆翔； 李泓； 黄学杰； 陈立泉；

【机构】 中国科学院物理研究所固态离子学实验室；

【摘要】 第一性原理分子动力学计算表明,Li离子在橄榄石结构的LiFePO4中的离子输运通道是一维的。应用选择性分子动力学绝热轨道方法计算了锂离子在不同方向上扩散的扩散势垒,结果显示,锂离子沿晶胞c轴方向的扩散势垒为0.6eV,远低于沿其它方向的势垒。同时发现,在LiFePO4中沿c方向的扩散势垒比在Li0.5FePO4和FePO4中的扩散势垒要小。另外,完全分子动力学模拟直观地观察到了锂离子的扩散。均方位移图显示,在材料中只有锂离子是可以运动的。而投影后的均方位移图再次显示,锂离子的扩散是沿c方向的。更多还原

【Abstract】 From first principles calculations, the diffusion mechanism of Li ions in the olivine LiFePO4 was investigated. The results show a one-dimension diffusion pathway along the c direction in the crystal. Using the "adiabatic trajectory method" the diffusion energy barriers are calculated. It shows that the diffusion energy barrier along the c direction is about 0.6eV, much lower than in the other directions. The diffusion energy barrier in LiFePO4 is also lower than in Li0.5FePO4 and FePO4, consistent with the experimental results. The diffusion trajectory observed directly from the full MD simulations confirms these conclusions well. The MSD shows that only the Li ions are diffusible along the c direction.更多还原