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S-M(M=Al,Co)复合掺杂LiMn_2O_4的结构稳定性
The Structural Stability of S-M(M=Al,Co) Co-doped Spinel LiMn_2O_4 Cathode Ma terials

作  者: ; ; ; ; ;

机构地区: 武汉理工大学

出  处: 《物理化学学报》 2004年第3期233-236,F003,共5页

摘  要: 应用量子化学电荷自洽离散变分Xα(SCC-DV-Xα)方法,研究了S-Al、S-Co复合掺杂增强尖晶石结构锂锰氧化物稳定性的作用机制.计算结果表明,S-Al复合掺杂锂锰尖晶石和S-Co复合掺杂锂锰尖晶石中的共价键强度均比未掺杂尖晶石LiMn2O4中的强,且与MnO2中的共价键强度相近;S-Al,S-Co复合掺杂尖晶石中Mn的电荷也与MnO2模型Mn6O2628-中十分接近.Mn原子的电荷密度次序是MnO2≈掺硫铝后锰锂尖晶石≈掺硫钴后的锂锰尖晶石<锰锂尖晶石.即LixMn3Co3O20S6n-和LixMn3Al3O20S6n-中Mn的状态与MnO2中的Mn相似.上述结果揭示了S和非Jahn-Teller效应阳离子(Al3+,Co3+)复合掺杂尖晶石结构锂锰氧化物在电化学过程中不会发生Jahn-Teller畸变的内在原因. The structural stability of S-Al, S-Co co-doped spinel structure lithium manganese oxide was investigated with self-consistent-charge discrete variational (SCC-DV-Xalpha) method of quantum chemistry. The calculated results show that the average covalences of S-Al co-doped spinel [LixMn3Al3O20S6](n-) and S-Co co-doped spinel [LixMn3Co3O20S6](n-) both are stronger than that of undoped spinel [LixMn6O26](n-), and approach to that of MnO2, the charge of Mn in [LixMn3Al3O20S6](n-) also approaches to that in MnO2 model [Mn6O26](28-); the order of the charge density of Mn atom in various model is as fellows: MnO2 approximate to [LixMn3Al3O20S6](n-) approximate to [LixMn3Co3O20S6](n-) < [LixMn6O26](n-). It is said that the state of Mn in [LixMn3Co3O20S6](n-) and [LixMn3Al3O20S6](n-) is similar to that in MnO2. These results reveale the reason that structural stability of S-Al, S-Co co-doped spinel structure lithium manganese oxide was enhanced during electrochemical cycle.

关 键 词: 锂离子电池 正极材料 锰酸锂 尖晶石结构 铝复合掺杂 钴复合掺杂 结构稳定性 电荷自洽离散变分 方法

领  域: [电气工程]

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