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能源和环境问题越来越受到世人的广泛关注。锂离子电池环境友好，在理论和实验方面都得到了大量的研究并且在商业上也取得了广泛应用，如用于各种便携式设备、电动汽车以及可再生能源的贮备等。本文采用密度泛函理论(DFT)、DFT+U等第一原理方法对FeF3锂离子电池正极材料的结构、电子结构性质以及嵌Li过程中相变为trirutile Li0.5FeF3结构后的电化学性质进行了系统的计算。研究的内容主要包括：
1)为了提高能量密度和放电电压，新型的锂离子电池正极材料FeF3最近得到研究者的关注。我们用第一性原理方法对FeF3材料的结构和电子结构性质进行了理论计算和分析。结果表明：和实验上的结论一致，FeF3的反铁磁结构要比铁磁结构稳定；电子态密度的分析指出FeF3是Mott-Hubbard绝缘体，有着很大的d-d型能带间隙；另外，我们也发现F上有小的自旋极化，与Fe-Fe磁相互作用的超交换机制相一致。
2)最近的实验研究报道了正极材料FeF3在锂嵌入时的电化学反应中可能存在从三角结构到trirutile结构的相变。因此，我们利用密度泛函理论和DFT+U方法对trirutile LixFeF3的晶体结构变化、电子结构和嵌锂平均电压进行了计算和分析。我们的结果指出，LixFeF3(x=0.25-0.75)的电化学反应为单相反应，并且理论结果较为准确地预测了嵌锂平均电压。为了更好地理解Li离子嵌入和脱嵌过程，我们对trirutile结构、电子结构和磁性等做了详细分析。我们发现电导率在Li离子嵌入和脱嵌过程中都在逐渐变弱。