不同价位金属掺杂对钠电池正极材料性能影响研究

摘要

正极材料作为提供可自由移动的钠离子的关键部件密切影响着钠离子电池的各项性能，其中O3型Na Ni_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂ （NFM333）因其3种不同的过渡金属展现出不同的性质，对钠离子电池性能影响各异。选取4种价位14种离子对NFM333的Ni位点进行掺杂，基于密度泛函理论研究掺杂前后材料的体积变化率、层间距、脱钠量、迁移势垒、脱嵌电压以及晶格氧活性等，评估其作为钠离子电池正极材料结构稳定性、循环性能、扩散速率以及安全性能等。低价离子掺杂稳定性更强，且可以提高平均电压；而高价离子掺杂将抑制O/P相变，且拥有更快的扩散速率。通过掺杂前后性能对比，为开发优异正极材料提供了思路。

关键词

钠离子电池 / 正极材料 / 金属掺杂 / 密度泛函理论