Zn和Nb掺杂对NCM622性能的影响：基于第一性原理的研究

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Effects of Zn and Nb doping on the performance of NCM622: a first principles study

双元素掺杂Zn-Nb协同优化NCM622电化学性能，单Zn掺杂能量密度最高但结构稳定性下降，双掺杂兼顾高能量密度（0.627 eV迁移势垒）与结构稳定性，抑制氧释放并拓宽电压范围。

　　

LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622)是一种具有广泛应用前景的阴极材料，但其进一步的应用受到严重的结构不稳定性和Li⁺/Ni²⁺混合问题的限制。掺杂是改善其性能的最有效方法之一。在本研究中，我们利用第一性原理计算探讨了单掺Nb、单掺Zn或双掺Zn–Nb对NCM622电化学性能的影响。结果表明，单掺Zn的NCM622具有最高的能量密度（1067.239 mWh g^?1）和最低的Li⁺扩散势垒（0.507 eV），但其体积变化率显著增加，表明结构稳定性较差。单掺Nb也能提升电化学性能，但效果并不显著；而双掺Zn–Nb则显著优化了NCM622的性能。Zn–Nb掺杂剂增强了层状结构的稳定性，拓宽了电压范围，抑制了氧的释放，从而实现了更高的能量密度和更低的Li⁺迁移势垒（0.627 eV）。这项研究为双元素掺杂提供了理论依据，有助于实验制备高性能阴极材料。