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粉末冶金材料科学与工程  2022, Vol. 27 Issue (4): 345-350    DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2022014
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共晶Ga-Sn与10Li-GaSn的第一原理分子动力学研究
丁安, 王建川
中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083
Ab initio molecular dynamics study on eutectic Ga-Sn and 10Li-GaSn
DING An, WANG Jianchuan
State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China
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摘要 液态共晶Ga91.6Sn8.4可作为锂离子电池的负极。本文采用第一原理分子动力学方法对Ga91.6Sn8.4和嵌锂10%(摩尔分数,%,下同)的Ga91.6Sn8.4(10Li-Ga91.6Sn8.4)的结构和动力学特性进行对比分析。结果表明,Ga91.6Sn8.4与10Li-Ga91.6Sn8.4在结构上没有明显差异,为短程有序,但Li的嵌入使得10Li-Ga91.6Sn8.4径向分布函数的第二峰出现“劈裂”,表明体系有序度增加,熔化温度提高。10Li-Ga91.6Sn8.4中,Li的嵌入使得体系中各原子的扩散系数减小,Li-Sn原子间相互吸引力明显强于Li-Ga,充电过程中,Ga91.6Sn8.4液态金属锂离子电池呈现液体向固体转变的趋势。
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丁安
王建川
关键词 Li-Ga-Sn体系第一原理分子动力学液态结构扩散系数黏度    
Abstract:The eutectic Ga91.6Sn8.4 liquid metal can be served as the anode in Li-ion batteries. In this paper, the structure and kinetic properties of Ga91.6Sn8.4 and Ga91.6Sn8.4 with 10% (mole fraction, %, the same below) lithium intercalation (10Li-Ga91.6Sn8.4) were compared and analyzed by ab initio molecular dynamics. Calculation results show that there is no obvious differences in liquid structure between Ga91.6Sn8.4 and 10Li-Ga91.6Sn8.4, both of them exhibit short-range order. The introduction of Li induces the second peak of the radial distribution function of 10Li-Ga91.6Sn8.4 appear “split”, indicating that the order of the system increases and the melting points increases. In 10 Li-Ga91.6Sn8.4, the intercalation of Li reduces the diffusion coefficient of each atom in the system, and the attraction between Li-Sn atoms is significantly stronger than that of Li-Ga. Therefore, during the charging process, the Ga91.6Sn8.4 Li-ion liquid metal battery exhibits the tendency of liquid-to-solid transition.
Key wordsLi-Ga-Sn system    ab initio molecular dynamics    liquid structure    diffusion coefficient    viscosity
收稿日期: 2022-02-28      出版日期: 2022-09-14
ZTFLH:  O756  
基金资助:中德合作研究小组资助项目(GZ1528)
通讯作者: 王建川,副教授,博士。电话:13080566873;E-mail: jcw7128@126.com   
引用本文:   
丁安, 王建川. 共晶Ga-Sn与10Li-GaSn的第一原理分子动力学研究[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2022, 27(4): 345-350.
DING An, WANG Jianchuan. Ab initio molecular dynamics study on eutectic Ga-Sn and 10Li-GaSn. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2022, 27(4): 345-350.
链接本文:  
http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2022014     或     http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/Y2022/V27/I4/345
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