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以硅酸铁锂(Li2FeSiO4)及硅酸锰锂(Li2MnSiO4)为代表的聚阴离子型正极材料具有成本低、比容量高、化学结构稳定及环保性好等优点，作为最具有潜力的锂离子正极材料之一，已成为研究热点。虽然理论上这类材料可以实现两个锂离子的脱嵌，从而获得高比容量，但是，Li2FeSiO4的第二个锂离子脱出电压超出常规商用电解质所允许的范围，而Li2MnSiO4以及锰改性的硅酸铁锂(Li2Fe1-zMnzSiO4)虽可发生超过一个锂离子的脱嵌反应，但容量衰减严重，导致其衰减的原因至今仍不清楚。因此，有必要深入研究并阐明容量衰减机理。本论文选取Li2Fe0.5Mn0.5SiO4为研究对象，利用第一性原理计算方法对该化合物在充放电过程中的锂离子脱嵌行为进行了系统的研究，考察了不同脱锂或嵌锂态的晶体结构、电子结构及电化学性能，在此基础上，详细讨论了LixFe0.5Mn0.5SiO4(0.0≤x≤2.0)在锂离子脱嵌过程中的微结构演变及离子价态变化，从本质上阐明了容量衰减机理。 结果表明，LiFe0.5Mn0.5 SiO4的锂离子脱嵌行为非常复杂，存在两个特征脱嵌锂区间。当0.625≤x≤2.0时，脱锂及嵌锂过程完全可逆，晶胞体积变化率不超过1.3％，理论上不会发生明显的容量衰减。当x≤0.50时，脱锂及嵌锂过程变成完全不可逆。此时，脱锂相与嵌锂相的微结构发生变化，使得脱锂与嵌锂的形成能曲线不重合，能量差至少达到15.63％，从而导致充放电的路径不一致。 导致LixFe0.5Mn0.5SiO4发生不可逆脱嵌锂过程的主要原因为，在脱锂相Li0.625Fe0.5Mn0.5SiO4进一步脱锂形成Li0.5Fe0.5Mn0.5SiO4时发生了结构转变:伴随着晶胞体积的骤减(变为-13.4％)，晶体结构中稳定的铁氧/锰氧四面体（四配位结构）转变为高度变形的铁氧/锰氧多面体（五配位结构）。由于部分能量消耗在形成五配位结构的额外成键中，是不可恢复的能量损失，因此，四配位结构向五配位结构的转变是介稳态向稳态的单向不可逆转变，可逆的脱嵌锂过程需要外界提供能量，将五配位结构重新恢复为原始的四配位结构。因此，发生过多脱锂后(x＜0.625)，该材料的嵌锂过程无法自发进行，从而导致容量损失。