Ni-rich Li-based layered Ni, Co, and Mn (NCM) materials have shown tremendous promise in recent years as positive electrode materials for Li-ion batteries. Questo è evidente in quanto le aziende che sviluppano batterie per veicoli elettrici stanno attualmente commercializzando questi materiali. Nonostante la notevole ricerca effettuata sui sistemi LiNiαCoβMnγO2, non abbiamo ancora una comprensione completa a livello atomico di questi materiali. In questo lavoro studiamo l’ordinamento cationico, la termodinamica e la cinetica di diffusione di LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM-523). Inizialmente, mostriamo che l’ordinamento cationico può essere previsto impiegando simulazioni atomistiche economiche, invece di usare costosi metodi di primo principio. Successivamente, studiamo le proprietà elettrochimiche, termodinamiche e cinetiche di NCM-523 usando la teoria funzionale della densità (DFT). I nostri risultati dimostrano l’importanza di includere le correzioni di dispersione ai funzionali standard di primo principio per prevedere correttamente i parametri di reticolo dei materiali catodici stratificati. Dimostriamo anche che un’attenta scelta del protocollo computazionale è essenziale per riprodurre le tendenze sperimentali del potenziale di intercalazione osservate negli elettrodi LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2. L’analisi della struttura elettronica conferma un ruolo attivo del Ni nel processo redox elettrochimico. Inoltre, confermiamo la scoperta sperimentale che su delitizzazione completa, questo materiale rimane in una fase O3, a differenza di LiCoO2 e NCM-333. Infine, studiamo vari percorsi per la diffusione degli ioni di litio in NCM-523, e individuiamo il canale di diffusione preferito sulla base di simulazioni di primo principio. È interessante notare che la barriera di diffusione del Li in NCM-523 è inferiore a quella in LiCoO2.