Anpassung der Morphologie von LiCoO2: Eine Studie auf der Basis erster Prinzipien

Die Oberflächenenergien mehrerer Niedrigindexoberflächen von geschichtetem LiCoO2 werden als Funktion der externen Lithium- und Sauerstoffchemiepotentiale mittels Berechnungen erster Prinzipien in der verallgemeinerten Gradientennäherung (GGA) zur Dichtefunktionaltheorie (DFT) untersucht, wobei die Elektronenkorrelation innerhalb des DFT+U-Rahmens behandelt wird. Wir stellen fest, dass die Menge der Oberflächen, die die Gleichgewichtsform enthält, abhängig von der Umgebung ist. Die Oberflächen (0001) und (101̅4) sind für alle angemessenen Werte der chemischen Potentiale von Li und O vorhanden. Die Oberfläche (011̅2) hingegen ist nur unter oxidierenden Bedingungen stabil. Die Gleichgewichtsform ist empfindlich gegenüber der Umgebungsbedingung, da die thermodynamisch günstigen Oberflächenabschlüsse und Oberflächenenergien der polarisierten Oberflächen (0001) und (011̅2) eine Funktion der Umgebung sind. Dies bietet einen Hebel, um die Kristallform gemäß den Anwendungsanforderungen zu gestalten (z.B. als aktives Material in Lithium-Ionen-Batterien).