[發(fā)明專利]一種層狀正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010178613.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN111243686A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙煜娟;肖湘;韓穎倩;候辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C60/00
• 分類號(hào): G16C60/00;G16C10/00;G16C20/20
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種層狀正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)構(gòu)建模型：針對(duì)層狀正極材料的原子構(gòu)成、空間群和晶胞參數(shù)，基于第一性原理密度泛函理論，利用Vienna ab initio simulation package(VASP)程序包構(gòu)建晶胞模型；

(2)優(yōu)化模型：采用模擬優(yōu)化軟件VASP對(duì)所構(gòu)的層狀正極材料晶胞模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，獲得能量最低的最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型；

(3)數(shù)據(jù)采集：采集優(yōu)化后模型中過渡金屬原子與氧原子組成的八面體和鋰原子與氧原子組成八面體的鍵參數(shù)與角度參數(shù)；

(4)畸變度計(jì)算：將步驟(1)中獲取的鍵參數(shù)與角度參數(shù)分別代入鍵長(zhǎng)畸變公式和角度畸變公式，計(jì)算得到過渡金屬-氧八面體與鋰-氧八面體的畸變程度，畸變度較小的材料相對(duì)穩(wěn)定，從而判斷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(1)中構(gòu)建的層狀正極材料模型包括LiCoO₂、LiNiO₂、LiFeO₂、LiMnO₂和Li₂MnO₃或各種元素?fù)诫s的層狀材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(2)中優(yōu)化模型時(shí)采用由以下參數(shù)構(gòu)成的群組：平面波的截?cái)嗄茉O(shè)置為700e V；費(fèi)米能級(jí)采用高斯展寬，設(shè)置為0.05e V；收斂標(biāo)準(zhǔn)為計(jì)算自洽迭代過程中簡(jiǎn)約布里淵區(qū)中采用了5×5×2的Monkhorst-Pack k網(wǎng)格；計(jì)算結(jié)果中選用能量最低的模型做為優(yōu)化模型，其晶胞參數(shù)與實(shí)驗(yàn)值相差±5％認(rèn)為模型真實(shí)可靠。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)中采集的數(shù)據(jù)均來由優(yōu)化后的輸出文件在VESTA讀取獲得，鍵長(zhǎng)為八面體中頂點(diǎn)原子到中心原子的距離，角度各鍵與相鄰鍵的夾角，每個(gè)八面體中包括6個(gè)鍵參數(shù)與12個(gè)角度參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(4)中所述角度畸變公式為其中θ_i為八面體中各鍵與相鄰鍵的夾角。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(4)中所述鍵長(zhǎng)畸變公式為其中R_i為八面體中各鍵的鍵長(zhǎng),為八面體中各鍵的平均鍵長(zhǎng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(4)中判斷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法為：將不同材料的鍵長(zhǎng)/角度畸變度進(jìn)行對(duì)比，畸變度較小的材料相對(duì)穩(wěn)定，從而分析出兩種以上材料間穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。