伴随着人类社会科技的进步发展,各行各业对能源也有着日益增长的迫切需求。与此同时,人类社会也面临着能源危机以及传统能源带来的环境问题。因此,人们不断地寻找价格低廉,环境友好,性能优异且安全的新能源材料。近些年来,聚阴离子电池材料Li Fe PO₄,Li Fe SO₄F以及新型太阳能电池材料MAPb I₃逐渐走入人们的视野,渐渐成为人们研究的热点。本论文正是通过密度泛函理论研究这些新型能源材料的相关物性。随着数值算法和相关的理论以及计算机技术的飞速进步,使得基于密度泛函理论的第一性原理方法成为研究物质根本物理性质的基本研究手段。本文对三种新型能源电池材料进行了几何结构,磁学性质,电子结构等方面的研究。具体内容如下:第一章绪论部分,对新型锂离子电池以及太阳能电池的构成,结构以及应用进行了概述。第二章简要的介绍了密度泛函理论的基本理论框架以及相关的计算方法。以寻求合适的交换关联函数为主线,对密度泛函理论的基本思想、理论基础以及相应的数值计算方法进行概述,并在章节的结尾对其应用进行了展望。第三章锂离子电池材料磷酸亚铁锂LiFePO₄的理论计算研究。Li Fe PO₄二次电池由于其使用寿命长、安全环保、体积小和耐高温等特点备受人们关注,但是较低的锂离子扩散率阻止了其商业化的发展。本章节采用第一性原理方法计算Li Fe PO₄的电子结构和性质;通过CI-NEB（climbing image Nudged Elastic Band method）方法和杂化密度泛函理论估算Li Fe PO₄在两种不同点缺陷浓度（LixFe PO₄,x=0.0625/x=0.9375）下的扩散势垒,解释锂离子、空位和极化子的扩散机制,从极化子迁移方面解释锂离子扩散系数低等问题,为认识材料的性质,改善材料电化学性能提供强有力的理论根据。第四章氟硫酸铁锂晶体振动光谱的第一性原理研究。氟硫酸铁锂（Li Fe SO₄F）是一种新型聚阴离子正极材料,2010年由Recham等人首次合成。本文采用基于密度泛函微扰理论（DFPT）的第一性原理方法,系统的研究了tavorite Li Fe SO₄F的晶格振动性质。与实验相结合,对比拉曼、红外光谱数据,同时对tavorite Li Fe SO₄F进行晶格振动性质的分析和振动模式的指认,分析及验证磁性结构对于晶体晶格动力学方面的显著影响,为LiFeSO₄F以及相关磁性材料的理论计算研究提供了重要的理论依据。第五章氢元素在太阳能电池材料MAPbI₃中迁移机制的第一性原理计算研究。以碘铅甲胺（MAPb I₃）为代表的有机无机复合钙钛矿太阳能电池是近年来新能源开发的热点之一。由于间隙离子迁移对钙钛矿型太阳能电池的光电转化性能和结构稳定性都非常重要的影响,对材料中离子移动机制的解释逐渐成为研究人员亟待解决的问题。本章节采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对MAPb I₃以及具有三种不同带电状态间隙氢杂质时的电子结构进行分析,验证有机无机钙钛矿材料内部结构的灵活性,并通过CI-NEB方法对质子（H+）在MAPbI₃晶体中的迁移势垒的计算,分析质子作为间隙杂质在MAPb I₃中的扩散机制以及对MAPbI₃电子结构的影响。