共掺杂TiO_2-B作为可充电锂离子电池负极材料的DFT+U分析

采用多元胞组合法构建出钝化共掺杂TiO_2-B模型,并引入共掺杂原子N+V和C+Cr,对其进行第一性原理的密度泛函理论(density functional theory,DFT)分析。通过对Li~+嵌入位点和迁移活化能的计算,确定了Li~+低浓度下共掺杂模型中最稳定的嵌入位点,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的迁移活化能分别为0.47,0.42eV;对Li~+高浓度下嵌入电压进行计算,得出N+V共掺杂嵌入电压为0.83~0.97V,比C+Cr共掺杂的对应值1.05~1.27V小,因此N+V共掺杂模型更适合用作锂离子电池的负极材料;对两种共掺杂的态密度进行计算,得出N+V和C+Cr共掺杂体系的带隙宽度分别为1.7,1.4eV,说明N和C主要修饰价带结构,V和Cr主要修饰导带结构。