Materialele stratificate pe bază de Ni, Co și Mn (NCM) bogate în Li s-au dovedit extrem de promițătoare în ultimii ani ca materiale de electrod pozitiv pentru bateriile Li-ion. Acest lucru este evident, deoarece companiile care dezvoltă baterii pentru vehicule electrice comercializează în prezent aceste materiale. În ciuda cercetărilor considerabile efectuate asupra sistemelor LiNiαCoβMnγO2, nu avem încă o înțelegere completă la nivel atomic a acestor materiale. În această lucrare studiem ordonarea cationică, termodinamica și cinetica de difuzie a LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM-523). Inițial, arătăm că ordonarea cationică poate fi prezisă cu ajutorul unor simulări atomistice ieftine, în loc să folosim metode scumpe bazate pe principii primare. Ulterior, investigăm proprietățile electrochimice, termodinamice și cinetice ale NCM-523 utilizând teoria funcțională a densității (DFT). Rezultatele noastre demonstrează importanța includerii corecțiilor de dispersie în funcționalele standard de prim principiu pentru a prezice corect parametrii de rețea ai materialelor catodice stratificate. De asemenea, demonstrăm că o alegere atentă a protocolului de calcul este esențială pentru a reproduce tendințele experimentale ale potențialului de intercalare observate în electrozii LiNi0,5Co0,2Mn0,3O2. Analiza structurii electronice confirmă un rol activ al Ni în procesul redox electrochimic. În plus, confirmăm constatarea experimentală conform căreia, la delitizarea completă, acest material rămâne într-o fază O3, spre deosebire de LiCoO2 și NCM-333. În cele din urmă, studiem diferite căi de difuzie a ionilor de litiu în NCM-523 și identificăm canalul de difuzie preferat pe baza simulărilor de primă instanță. În mod interesant, observăm că bariera de difuzie a Li în NCM-523 este mai mică decât cea din LiCoO2.
.