ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ АНОДНОГО МАТЕРИАЛА — ШПИНЕЛИ Li4Ti5O12 // НАНОМАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ: Труды международной молодежной школы-семинара по современным проблемам материаловедения (22.08.2016 – 26.08.2016, Улан-Удэ). Научный редактор: Дамдинов Б. Б., - Улан-Удэ: Издательство Бурятский государственный университет, 2016. - С. 104-110.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ АНОДНОГО МАТЕРИАЛА — ШПИНЕЛИ Li4Ti5O12
STUDY OF STRUCTURE AND ELECTRONIC PROPERTY OF SPINEL Li4Ti5O12 ANODE MATERIAL
We thanks for performing the calculations on the server computers at
the Nuclear Physics Research Center in the National University of Mon- golia.
Мы провели исследование электрохимических свойств шпинели Li4Ti5O12 как анодных материалов для литий-ионных батарей. Li4Ti5O12 успешно синтезировали твердотельным методом реакции при различных температурах. Синтезированные образцы были охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD). В данном исследовании мы использовали первый принцип метода, основанный на теории функционала плотности для объяснения электронной структуры. Мы показали, что материал анода Li4Ti5O12 демонстрирует диэлектрическое поведение с шириной запрещенной зоны 3,3 эВ и Li4Ti5O12 становится проводником по мере внедрения атомовLi.
We have performed the study of electrochemical properties of the spinel Li4Ti5O12 anode materials in Li-ion batteries. The Li4Ti5O12 was successfully synthesized by a solid state reaction method at different temperatures ac- cording to the Li4Ti5O12 cubic spinel phase structure. The synthesized samples were characterized by X-ray diffraction (XRD). In this study, we used a first principle method, based on the density functional theory to explore elec- tronic structure. We have shown that the Li4Ti5O12 anode material exhibits an insulating behavior with the band gap of 3.3 eV and the Li7Ti5O12 becomes metallic as Li atoms inserted in Li4Ti5O12 anode material.
Li- ионная батарея, структура шпинели, интеркаляции напряжения, твердотельный реакционный метод.
Liion battery, spinel structure, intercalation voltage, solid state reaction method.
1. T. Ohzuku, A. Ueda, N. Yamamoto,J. Electrochem. Soc. 142, 1431(1995).
2. Zhiyong Zhong et al, Ab initio studies on Li4+xTi5O12 compounds as anode materials for lithium-ion batteries, ChemPhysChem 9, 2104 (2008).
3. E. Ferg, R.J. Gummov,A. Koch, M.M. Thackeray, J. Electrochem. Soc.141, l147 (1994).
4. C.Y.Ouyang et al, Ab initio studies of structural and electronic proper- ties of li4ti5o12 spinel, science direct, Electrochemistry Communications 9, 1107 (2007).
5. J. P. Perdew, K. Burke and M. Enzerhof, Phys. Rev. Lett 77, 3865 (1996).
6. P. Hohenberg and W. Kohn,Phys. Rev. 136, B864 (1964).
7. W. Kohn and l. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
8. P. Gianmozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazaaoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. D. Corso, S. De gironcoli, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, l. Martin-samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, l. Paulatto,C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari and R. M. Wentzcovich, J. Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009).
9. D. Vanderbilt, Phys. Rev. B. 41, 7892 (1990).
10. H. J. Monkhorst and j. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
11. P. E. Blochl, O. Jepsen and O. K. Andersen, Phys. Rev. B. 49, 16223 (1994).