拡張Hubbard汎関数からのかんらん石型Liイオン陰極材料の正確な電子特性とインターカレーション電圧【JST・京大機械翻訳】

Timrov Iurii; Aquilante Francesco; Cococcioni Matteo; Marzari Nicola

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202216498814945 整理番号：22P0312382

拡張Hubbard汎関数からのかんらん石型Liイオン陰極材料の正確な電子特性とインターカレーション電圧【JST・京大機械翻訳】

Accurate electronic properties and intercalation voltages of olivine-type Li-ion cathode materials from extended Hubbard functionals

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発行年： 2022年03月29日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年11月02日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

Liイオン電池用の新しいカソード材料の設計は,遷移金属元素を含む化合物における構造,電子および磁気特性の正確な第一原理予測ならびにインターカレーション電圧から大いに有益である。そのようなシステムに対して,標準(半)局所交換相関汎関数を有する密度汎関数理論(DFT)は,特に部分充填d殻に特に関連する強い自己相互作用誤差により失敗するので,限られた使用である。ここでは,4つの電子構造法(DFT,DFT+U+V,およびHSE06)を用いて,リン-かんらん石カソード材料Li_xMnPO_4,Li_xFePO_4,および混合遷移金属Li_xMn_1/2Fe_1/2PO_4(x=0,1/4,1/2,3/4,1)の詳細な比較研究を行った。DFT+U+Vは,密度汎関数理論(線形応答)による構造パラメータに関して,第一原理から決定されたサイトUとサイト間V...πパラメータを持ち,これらの挑戦的な化合物の電子構造の最も正確な記述を提供することを示した。特に,DFT+U+Vは,中間のLi濃度で生じる混合原子価相を含むすべての化合物における遷移金属イオンの酸化状態における非常に明確な「ディジタル」変化を示し,実験との著しい一致における電圧をもたらす。サイト間のV軌道ハイブリダイゼーションによるオンサイトUで誘起された局在化の駆動をバランスさせる,熱力学的量の正確な予測には,サイト間π相互作用を含めることが必須であることを示した。【JST・京大機械翻訳】

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二次電池

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