王镇江，盖琪欣，王云婷，吴 希，梁兴华，2

(1.广西科技大学广西汽车零部件与整车技术重点实验室，柳州 545006；2.广东省新材料研究所，广州 510006)

1 引 言

锂离子电池(LIBS)已经广泛应用在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)和智能便携设备中[1，2]，但人们对锂离子电池在比容量、循环寿命、安全性等方面的要求愈来愈高，尖晶石LiMn2O4(LMO)是锂离子电池重要的正极材料，日益受到国内外学者的关注[3-5].但由于其仍然存在诸多缺点，如：尖晶石LiMn2O4在充放电过程中Mn3+的Jahn-Teller效应导致结晶结构的损坏，由此引起充放电比容量的快速衰减.因此需要进一步改善材料的循环稳定性以满足市场需求，目前主流有效的改良途径是掺杂，掺杂的途径是使用其他键合力强的金属离子代替部分的Mn3+，实验研究表明[6，7]，一定量Mg、Co、Ni掺杂改性后可以延缓充放电过程中的晶格畸变，提高了尖晶石结构的稳定性，改善了充放电循环寿命.

近年来，第一性原理在量子力学研究在锂离子电池领域占有越来越重要的地位[8-14]，通过第一性原理计算可以解释材料的内部结构、材料掺杂前后属性变化等信息.安永良等利用第一性原理研究了掺杂Co和Ni对LiMn2O4的影响，计算表明：掺杂Co增强了Mn-O键的平均强度，提高了LiMn2O4结构的稳定性[15]；申海燕等利用第一性原理计算了尖晶石型锂锰氧化物的结构特征，结果表明缺陷型LiMn2O4中理论容量随着含Li量的增加而减小[16]；王延庆等利用第一性原理计算了Ni-3d轨道对LiMn2O4的诱导作用，结果表明：Mn位掺杂Ni后Mn-O的键强增……