Vrstvené materiály na bázi Ni, Co a Mn (NCM) bohaté na Li se v posledních letech ukázaly jako nesmírně slibné materiály pro kladné elektrody Li-ion baterií. Je to patrné z toho, že společnosti vyvíjející baterie pro elektrická vozidla v současné době tyto materiály komerčně využívají. Navzdory rozsáhlému výzkumu systémů LiNiαCoβMnγO2 dosud nemáme úplné znalosti o těchto materiálech na atomární úrovni. V této práci studujeme kationtové uspořádání, termodynamiku a difuzní kinetiku LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2 (NCM-523). Zpočátku ukazujeme, že kationtové uspořádání lze předpovědět pomocí levných atomistických simulací namísto použití nákladných metod prvních principů. Následně zkoumáme elektrochemické, termodynamické a kinetické vlastnosti NCM-523 pomocí teorie funkcionálu hustoty (DFT). Naše výsledky ukazují, jak je důležité zahrnout disperzní korekce do standardních funkcionálů prvních principů, aby bylo možné správně předpovědět mřížkové parametry vrstevnatých katodových materiálů. Ukazujeme také, že pečlivá volba výpočetního protokolu je nezbytná pro reprodukci experimentálních trendů interkalačního potenciálu pozorovaných u elektrod LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2. Analýza elektronické struktury potvrzuje aktivní roli Ni v elektrochemickém redoxním procesu. Kromě toho potvrzujeme experimentální zjištění, že při úplné delithiaci zůstává tento materiál na rozdíl od LiCoO2 a NCM-333 ve fázi O3. Nakonec studujeme různé cesty difúze Li-iontů v NCM-523 a na základě simulací prvních principů určujeme preferovaný difúzní kanál. Zajímavé je, že jsme zjistili, že difuzní bariéra Li v NCM-523 je nižší než v LiCoO2
.