【作者】 胡环宇； 李发喜； 仇卫华； 赵海雷； 王碧燕；

【机构】 北京科技大学固体电解质研究室； 北京科技大学化学系；

【摘要】 采用第一性原理计算方法预测Mg在LiFePO4的不同位置的掺杂对材料的电子结构产生的影响。通过对LiFePO4、LFe0.875Mg0.125PO4和Li0.875Mg0.125FePO4三种材料态密度的计算得出Mg的掺杂可以提高材料的电子电导,且不同位置的掺杂,其对电子导电率的影响不同,通过计算模拟发现:Mg在Li位的掺杂相对于在Fe位的掺杂,其对材料的电子电导的提高贡献更大些。通过离子导电的分析方法,模拟了Mg在不同位置的掺杂对Li的离子导电的影响。得出的结论是:大于10%Mg的掺杂阻碍了锂离子的扩散,且Mg在Li位掺杂时这种阻碍更加突出。这一结果,在合成样品的XPS分析中得到了证实。综合考虑电子电导和离子导电两方面因素,我们认为,Mg在Fe位的掺杂更加合理。但对Mg掺杂量的影响还应深入研究。更多还原

【Abstract】 The structures of LiFePO4, LiFe0.875Mg0.125PO4 and Li0.875Mg0.125FePO4 have been simulated by substituting Mg for Li or Fe. The first-principle electronic structure technique was used to calculate the density of state (DOS) of the three structures. Analysis to the DOS predicted: (1) The electronic conductivity of Li0.875Mg0.125FePO4 is slightly higher than that of LiFe0.875Mg0.125PO4; (2) Mg doping in either sites of Li and Fe hinders the diffusion of Li+. This kind of obstacle became even worse when Mg doping in Li site. Based on the predicted results, LiFe1-yMgyPO4 with y=0, 0.1 and 0.2 was prepared by solid-state reaction. The charge and discharge experiments show that small amount of Mg doping tend to improve the electrochemical properties of LiFePO4, while excessive Mg doping is unfavorable for its improvement of specific capacity and rate performance.更多还原