Vorhersage der Li-Interkalation und Batteriestromspannungen in schichtigen vs. kubischen Li x CoO2

Es ist nun möglich, eine quantenmechanische Elektronenstrukturtheorie von Festkörpern zu verwenden und die Spannung einer Batterie auf der Grundlage der Energiebilanz der Interkalationsreaktion vollständig aus "Ersten Prinzipien" abzuleiten. Mit solchen Techniken untersuchen wir die strukturelle Stabilität, Interkalationsenergien und Batteriestromspannungen der beiden beobachteten geordneten Phasen ("geschichtet" und kubisch) von . Wir führen Berechnungen nicht nur für vollständig lithierte , sondern auch für vollständig delithierte □ und teilweise delithierte . Unsere Berechnungen zeigen, dass die Entfernung von Li aus der kubischen Phase zur Bewegung der Li-Atome von ihren ursprünglichen oktaedrischen Standorten zu tetraedrischen Standorten führt und eine niedere Energie-Spinelstruktur bildet. Die Energiebilanz der Spinelligur zeigt, dass sie für die beobachteten deutlichen Unterschiede in den Batteriestromspannungen zwischen den kubischen und geschichteten Phasen von verantwortlich ist. Eine geringe Energiebarrriere existiert für die Li-Bewegung zwischen oktaedrischen und tetraedrischen Standorten, was auf die Metastabilität der energiereichen oktaedrischen Standorte hinweist. Schließlich weisen wir auf einen möglichen druckinduzierten geschichtet → kubisch Übergang in hin.