3材料结构稳定性的计算
安全性能一直是锂离子电池的一个重要指标，这影响了电极材料和电解液的选择，我国曾出现过车载锂离子电池起火的事故，正是因为电池在使用过程中造成短路导致的。所以，必须选择结构和热稳定性均良好的材料作为锂离子电池的电极材料。在锂离子电池正极材料充放电循环中，在深度脱锂时，正极材料可能会释放O2，这不仅会消耗电解液，更会导致爆炸，造成重大安全问题。
利用第一性原理计算，可以通过计算材料缺陷的形成能和迁移能，来预测相稳定性。例如Hakim Iddir等6基于第一性原理计算，通过计算Co空位的形成能和迁移能，预测了xLi2MnO3?(1?x)LiMO2的相稳定性。Gao等7基于DFT和FPMD分析了Ti，V，Cr，Fe，Co，Ni，Zr和Nb等元素掺杂Li2MnO3材料中的Mn对于材料性能的影响，通过定义O的反应焓，计算吉布斯自由能，来研究掺杂后材料中O2生成的难易程度。Ti-，V-，Cr-，Co-，Ni-和Zr-doped在含Li量y=1.5之前达到零点，因此，其掺杂不能推迟O2的释放。而Fe-和Nb-doped在Li移除量超过0.5时仍未达到零点，表明其掺杂可以抑制材料在反应中的O2的生成，从而使得材料的安全性能得到提升，其理论计算的结果与实验掺杂得到的结果一致。
4储锂容量的计算
电极材料的容量是电极中非常重要的性能，在第一性原理计算中，可以通过电极材料对锂原子的吸附能来进行容量的分析。吸附能的大小可以比较不同材料对锂原子的吸附能力，吸附能越大的材料，其吸附锂原子的能力则越强。但是，吸附能大的材料，其容量并不一定高。因为吸附能越大，如果其继续吸附锂原子后，吸附能降低的速率很大的话，那么这种材料的储锂容量便不会高。如果吸附能越大，当逐渐增加锂原子后吸附能的降低速率也很平缓时，这种材料就有可能拥有较大的储锂容量。锂原子有内聚能，也就是锂原子自身形成锂块体时所对应的能量。当锂原子在材料中的吸附能低于内聚能时，这时锂原子倾向于形成锂块体，而不再为电池的容量做贡献，也就是说，当我们利用第一性原理计算得到材料的吸附能低于锂块体的内聚能时，此时所对应的的储锂容量则为该材料的理论储锂容量。
例如Wang等8利用第一性原理计算得到了（掺杂）石墨烯与金属氧化物负极材料的反应产物Li2O构成的界面储锂容量，为金属氧化物在实验中所观察到的额外容量的产生提供了机理的解释。
但是，第一性原理计算在现阶段锂离子电池领域中的应用也有局限性，因为实际电极材料的工作状态是在多种反应共存的条件下进行的，而通过第一性原理计算模拟的材料性能是在理想的平衡态条件进行的，这可能造成计算值与实验值产生一定的偏差。但是，通过第一性原理计算得到的数值可以定性的帮助实验工作者进行辅助分析，解释实验中存在的一些机理问题，为锂离子电池电极材料的设计提供一定的帮助。
最后，给大家进行一个简单的词汇科普—VASP。大家看到的在锂电领域第一性原理计算的文献中经常所看到的VASP一词，其实是Vienna Ab-intio Simulation Package的缩写，它是基于密度泛函理论并利用平面波赝势方法进行从头分子动力学和第一性原理计算电子结构计算的软件包，是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软件。Vasp软件是由J. Furthmuller和G. Kresse首先开发和利用的，并在后期得到了不断的更新和完善，如今使用的Vasp软件包已相当成熟。
Vasp软件包具有以下优点:
(1)它给出了周期表中几乎全部元素的赝势,这些赝势已经经过充分的测试,形成了一个可用性非常高的赝势库。
(2)优化算法的实现(RMM-DISS,blocked Davidson和共轭梯度算法)效率高、稳定性好。
(3)虽然没有图形界面,但是使用文档详细，入门快。
(4)所支持的计算机平台(单机,计算集群，超级标量计算机和超级向量计算机)非常广泛，几乎在所有架构(Intel的Pentium系列、Athlon系列的CPU、DEC的Alpha机等等)的计算机器的运行效率都非常高。
