第一原理討論摻雜後陰極材料磷酸鋰鐵的材料性質變化

Translated title of the thesis: Effects of metal doping on the material properties of LiFePO4 cathode material by first-principle calculation
  • 林 瑞桓

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

近年來，具有規則橄欖石結構的LiFePO4被視為非常具有發展潛力的鋰離子電池陰極材料，LiFePO4具有高工作電壓、成本低、無汙染等諸多優點，但是LiFePO4電子導電性不佳及鋰離子擴散係數低的缺點限制LiFePO4的應用，摻雜金屬離子是一種有效改善材料性質的方法，本研究以第一原理為理論基礎，討論摻雜金屬離子後LiFePO4的材料性質變化。 本研究利用VASP量子化學計算軟體模擬摻雜金屬離子後LiFePO4的材料性質變化，模擬結果顯示，摻雜金屬離子可有效的抑制鋰離子在脫嵌過程中產生的體積變化，有助於提升材料的使用壽命。鋰離子的擴散與晶格的間隙有關，量測摻雜金屬離子後的晶格間隙皆呈現變大的趨勢，代表摻雜金屬離子可提升鋰離子的擴散速率。由能隙結構圖發現摻雜金屬離子可縮小LiFePO4的能隙大小，表示摻雜金屬離子可有效的提升LiFePO4的導電性質，由電子狀態密度圖發現能隙縮小的主因，在於摻雜的金屬離子在費米能附近有局域性的電子分佈，使價電帶與導電帶電子的能量差距縮小，其中以摻雜V離子的改善效果最佳，能隙約為0 2068 eV遠小於未摻雜LiFePO4的能隙(0 9245 eV)。
Date of Award2014 Jul 25
Original languageChinese
SupervisorTei-Chen Chen (Supervisor)

Cite this

'