First-principles investigation of the effects of Sb doping on the LiNiO2
First-principles investigation of the effects of Sb doping on the LiNiO2
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Sb掺杂对LiNiO2影响的第一性原理研究
DOI：
10.1016/j.jssc.2016.09.015
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发表时间：
2016-12
影响因子：
3.3
通讯作者：
Shuangying Wei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhenhua Yang;Zhijuan Zhang;Yanjun Pan;Shu Zhao;Yunqing Huang;Xianyou Wang;Xiaoying Chen;Shuangying Wei
第一性原理计算已经进行了调查的影响，锑掺杂的LiNiO 2。结果表明，Sb掺杂LiNiO 2的晶格常数随Sb掺杂浓度的增加而增大。为了正确评价Sb掺杂LiNiO 2的难易程度，首先根据相稳定性条件确定的元素化学势，得到了SbxNi 12 − xO 24（x= 1，2，3）的形成能。计算的形成能表明，富Sb 2 O 5、富O和富Ni的生长条件有助于形成SbxNi 12 − xO 24（x= 1，2，3）。Sb 1 Ni 11 O24、Sb 2Ni 10 O24和Sb 3 Ni 9 O24在合理调整生长条件下均具有良好的热力学稳定性。此外，在Li 12 Ni 12 O24、Li 12 SbNi 11 O24、Li 12 Sb 2Ni 10 O24和Li 12 Sb 3 Ni 9 O24中，Li 12 Sb 2Ni 10 O24的体积变化率最小，理论平均嵌锂电压最高。在此基础上，进一步分析了Li_（12）Ni_（12）O_（24）和Li_（12）Sb_（22）Ni_（10）O_（24）的电子结构。计算结果表明，Li 12 Sb 2Ni 10 O24比Li 12 Ni 12 O24具有更好的稳定性和导电性。此外，在Li_（12）Sb_（22）Ni_（10）O_（24）中，Li+与Ni-O层之间的静电相互作用较LiNiO_2有所减弱，说明Sb掺杂可以改善Li的扩散能力。此外，Li 12 Sb 2Ni 10 O24具有比LiNiO 2更好的电化学性能。
First-principles calculations have been carried out to investigate the effects of Sb doping on the LiNiO2. It is found that crystal lattice parameters of the Sb-doped LiNiO2increase with the increasing doping concentration of Sb. In order to properly assess the difficulty of Sb doping in the LiNiO2, the formation energies of SbxNi12−xO24(x=1,2,3) are firstly obtained according to the elemental chemical potentials determined by the phase stability conditions. Calculated formation energies indicate that the growth conditions of Sb2O5-rich, O-rich and Ni-rich contribute to the formation of SbxNi12−xO24(x=1,2,3). Furthermore, Sb1Ni11O24, Sb2Ni10O24and Sb3Ni9O24all have good thermodynamic stability if their growth conditions are reasonably adjusted. Besides, among Li12Ni12O24, Li12SbNi11O24, Li12Sb2Ni10O24and Li12Sb3Ni9O24,Li12Sb2Ni10O24has the smallest ratio of volume change and the highest theoretical average intercalation voltage during Li ion lithiation/delithiation process. Therefore, electronic structures of Li12Ni12O24and Li12Sb2Ni10O24are further analyzed. The calculated results demonstrate that Li12Sb2Ni10O24has better stability and conductivity than Li12Ni12O24. Moreover, in the Li12Sb2Ni10O24, the electrostatic interaction between Li+and Ni-O layers reduces compared with LiNiO2, which suggests that the diffusion ability of Li can be improved by Sb doping. Moreover, Li12Sb2Ni10O24has better electrochemical properties than LiNiO2.
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影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J
DOI：
10.1140/epjb/e2008-00303-x
发表时间：
2008-07
期刊：
The European Physical Journal B
影响因子：
--
作者：
Wei‐Bing Zhang;N. Yu;W. Y. Yu;Bi‐Yu Tang
通讯作者：
Wei‐Bing Zhang;N. Yu;W. Y. Yu;Bi‐Yu Tang
影响因子：
--
作者：
M. Jansen
通讯作者：
M. Jansen
影响因子：
5.2
作者：
S. Kwon;Jihong Song;D. Mumm
通讯作者：
S. Kwon;Jihong Song;D. Mumm
影响因子：
3.7
作者：
Zhou, F;Cococcioni, M;Ceder, G
通讯作者：
Ceder, G