QuantumATK亮点文章:非水溶锂-空气(Li-air)电池中Li2O2@Li2CO3界面对电荷输运的影响

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参考文献

Yedilfana S. Mekonnen, Juan M. Garcia-Lastra, Jens S. Hummelshøj, Chengjun Jin, and Tejs Vegge, “Role of Li2O2@Li2CO3 Interfaces on Charge Transport in Nonaqueous Li–Air Batteries”, The Journal of Physical Chemistry C 2015 119 (32), 18066-18073

Li-O2非水溶可充电电池中放电产物Li2O2的形成和氧化过程已有很多研究,但较少关注形成的电极-电介质界面,此界面可能会严重影响Li-O2电池的性能。研究者这里将DFT+U方法和非平衡态格林函数方法用于研究Li2O2@Li2CO3界面层在氧气电极一侧的离子和电子迁移特性。发现与纯净的Li2O2相比,由于锂空位在充电过程中在过氧化物部分的富集,导致相干电子输运下降了2~3个数量级。在放电过程中,Li2O2@Li2CO3界面提供了一个面内的快速电子极化子跳跃通道,这可以改善电子电导率并最终增加非水溶Li-O2电池的实际储能。

  • 界面建模:使用VNL中的界面建模工具可以方便的构造Li2O2@Li2CO3界面结构模型;
  • 电子输运计算:使用QuantumATK中的DFT-NEGF方法可以直接计算得到纯净的和有空位的界面的导电性。
  • 离子迁移特性研究:文中提到的用CI-NEB方法研究离子迁移特性也可以在新版的QuantumATK中实现。
  • DFT+U:文章还指出了要使用 DFT(GGA)哈密顿量正确描述极化子,对某些元素使用 Hubbard+U 模型是必要的,这在QuantumATK和图形界面VNL 中也非常容易实现。

详见相关的实例教程: