导读:本文包含了嵌锂机制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:锂电池,负极材料,硅-石墨烯复合材料,密度泛函理论
嵌锂机制论文文献综述
周峰[1]（2018）在《硅—石墨烯复合锂电极材料的嵌锂机制研究》一文中研究指出锂离子电池(LIBs)由于其工作电压高、容量大、可重复充放电等优势,已经被广泛的应用到日常生活的各个领域。作为自然界中丰富的元素,硅拥有着比其他负极材料更高的理论容量,达到4200mAhg~(-1)。但是,在实际应用过程中,硅存在一个巨大的缺陷,那就是在循环充放电的过程中会出现很大的体积变化。这变化使得硅颗粒粉碎并脱离跟电极片的接触,并且难以维持固态电解质间的稳定,迅速导致容量衰减和缩短循环的寿命。于是开始将硅材料制成各种纳米尺度:纳米颗粒、纳米线和纳米管,然后将这些纳米结构嵌入碳笼中形成硅核心碳壳复合结构,这样就有空间来缓解充放电过程中的体积膨胀。石墨烯(Graphene)由于其原子厚度的二维晶体结构、独特的电子结构、高机械强度、高的表面积和优良的电子传导率,对硅碳复合材料来说是极好的碳源。本文通过第一性原理计算模拟,首先系统研究了硅碳复合结构下的Graphene-Si复合结构作为锂电池负极材料时,锂离子在表面的吸附情况,以及锂离子的迁移和扩散规律和复合材料的嵌锂机制。基于结合能、电荷转移以及电荷差分密度的计算结果,发现锂离子更愿意吸附在复合材料Gra/Si系统中。计算出的系统中锂的均方位移和扩散系数说明锂离子在Gra/Si系统中更容易扩散。结果表明,石墨烯的加入能明显增强硅作为高容量锂电池负极材料的电化学性能。此外,还研究了系统产生不可逆容量的原因。系统嵌满锂后,在石墨烯与硅的界面处,Li-Si和Li-C的键长明显比可逆结构中的键长更短,硅膨胀到最后和石墨烯层也形成了Si-C键,这个现象也在径向分布函数中有发现。这些更短的键说明原子之间作用力较强,从而形成相对稳定的不可逆结构。研究复合材料在原子尺度的嵌锂机制,现阶段对于实验来说很困难。第二部分通过第一性原理计算的态密度、径向分布函数、形成能和电压曲线结果显示,锂原子在硅含量更高的复合结构中结合的更好,这和实验是相吻合的。然后进一步研究了产生系统不可逆容量的机理,发现形成的Si-C键和石墨烯附近的Li-C键是产生不可逆容量的原因。对不同硅含量结构在嵌锂之后的可逆容量进行了预测,并得到了实验的验证。本文中的相关研究及计算分析方法可以用来评估和设计纳米复合负极材料。(本文来源于《温州大学》期刊2018-05-01）
[2]（2014）在《中国科学院物理研究所揭示二硫化钼嵌锂诱导结构相变的原子机制》一文中研究指出层状金属硫化物体系具有多变的原子配位结构和电子结构,电子和声子之间存在很强的相互作用。层间较弱的范德瓦尔斯力使得可以通过嵌入各种功能化的分子和离子来调控材料的性质。二硫化钼(MoS2)及其插层化合物在很多方面具有重要的应用价值,例如制备催化剂、吸附剂、固体电解质、感应器、电致变色显示器以及二次锂离子电池等。因此MoS2中的嵌入化学以及嵌入化合物的物理和化学性质在基础研究和实际应用中都受到高度关注。锂(本文来源于《中国钼业》期刊2014年03期）
邬春阳[3]（2014）在《LiMPO_4(M=Fe,Mn)正极材料的合成及脱嵌锂机制研究》一文中研究指出橄榄石型磷酸盐LiMPO4(M=Mn,Fe)具有成本低廉、环境友好、安全可靠、循环性能优异等特点,是一类适用于动力电池的正极材料。通过碳包覆,颗粒纳米化等手段已显着提高了LiMPO4的电化学性能,但LiFePO4的低温性能仍有待提高,LiMnPO4的放电容量和倍率性能还不能满足实用需求,充放电时LiMPO4的脱嵌锂过程仍没有统一的描述。为了分析限制LiMPO4性能发挥的内在因素以及材料的结构形貌对电化学性能的影响,对充放电时锂离子在LiFePO4中的扩散行为进行了研究,讨论了颗粒纳米化对电化学性能的影响。利用前驱体与LiMPO4的晶体结构差异,采用离子交换反应制备了高性能的LiMPO4纳米材料。以乙炔为气相碳源制备了性能优异的LiFePO4/C材料,分析了气相碳源在固相反应中的反应机制。1、采用自行设计的非原位测试分析方法研究了锂离子在LiFePO4中的扩散行为,发现了LiFePO4材料在充放电过程中锂离子沿晶体b轴方向的“堆栈式脱嵌”机制,建立了LiFePO4的脱嵌锂模型。本文设计了一种研究电极材料中Li分布的非原位测试方法,结合电化学脱嵌锂和电子能量损失谱,研究了不同荷电状态的LiFePO4粒子中的Li分布状态,发现了LiFePO4材料在充放电过程中锂离子沿晶体b轴方向的“堆栈式”脱嵌机制,即Li的扩散具有“先进后出,后进先出”的特点,T/H两相界面则总是沿着b轴方向“由外向内”迁移。提出了LiFePO4在电解液中的电极电位表达式和电流与过电位的关系式(i-η关系式),系统的分析了过电位、两相界面、相组成在充放电过程中的变化情况,完整的描述了充放电时Li+在T相或H相中的扩散行为。利用充放电模型及i-η关系式分析了LiFePO4材料的形貌特征对电化学性能的影响。2、设计并开发了一种通过离子交换反应,利用NH4MPO4·H2O和LiMPO4之间的晶体结构的相似点和差异性,“自上而下”制备LiMPO4纳米材料的新方法。二者在晶体结构上的相似性是离子交换反应的基础；晶体参数的差异则会产生巨大的内应力,将前驱体撕裂成LiMPO4纳米粒子。利用参数优化后的离子交换法,制备了LiFePO4和LiMnPO4纳米粒子。LiMPO4纳米粒子继承了前驱体的晶格取向关系,沿橄榄石晶体的a面整齐排布,纳米粒子之间存在大量孔隙。经过碳包覆后的LiFePO4/C材料表现出良好的电化学性能,在0.1C和10C下分别具有161mAh/g和128mAh/g的可逆容量。在5C下经历450次循环后仍具有131mAh/g的可逆容量,容量保持率在94%以上。LiMnPO4/C也表现出较好的电化学性能。3、采用乙炔(C2H2)为气相碳源,利用固相反应制备了优化碳包覆的LiFePO4/C材料,分析了气相碳源在固相反应中的反应机制。气相碳源可以渗透到前驱体颗粒的内部,在LiFePO4的合成过程中还原叁价铁的同时原位析出单质碳,形成均匀完整的碳包覆膜,并阻止LiFePO4粒子的过度长大。以C2H2为气相碳源制备得到的LiFePO4/C纳米粒子尺寸在100nm左右,具有良好的碳包覆。LiFePO4/C纳米粒子团聚成疏松多孔的团聚体,在不同倍率下均具有较高的可逆容量,在1C下经历了1000次循环后,放电容量仍保持在143mAh/g,表现出良好的电化学性能。(本文来源于《浙江大学》期刊2014-04-20）
唐前林,黄宗浩,孟素慈[4]（2003）在《嵌锂石墨充放电机制的ab initio和DFT理论研究》一文中研究指出用abinitio/HF和DFT/B3LYP方法探究了在锂离子二次电池中锂离子在石墨负电极材料里可逆嵌脱过程 .理论计算结果表明 ,嵌锂石墨LIG (lithiumintercalatedgraphite)充放电机制是锂在石墨碳层间可逆嵌脱 ,同时伴随着锂与碳层间发生电荷连续转移和碳层堆积方式改变的协同过程 ;计算结果也明确证实 ,嵌锂石墨嵌入脱出锂离子的过程就是锂离子二次电池储存与释放能量的过程 .提出的嵌锂石墨充放电机制较好地丰富了固体电解质相界面SEI (solidelectrolyteinterphase)机理和单电子还原机理(本文来源于《化学学报》期刊2003年10期）
唐前林[5]（2003）在《嵌锂石墨负电极充放电机制及电化学特性的理论研究》一文中研究指出锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源，改善和提高锂离子电池的电化学性能关键是选取充放电性能良好的负极材料。嵌锂石墨(Lithium intercalated graphite，LIG)就是目前人们关注最多的一种负极材料，更进一步探究嵌锂石墨充放电的内在机制迫在眉捷。本文采用簇模型并利用量子化学等方法探究了嵌锂石墨充放电机制、性能和与嵌锂石墨结构间的关系，为负极材料的研制、改性及应用提供材料设计的理论依据。 文献报道嵌锂石墨嵌脱锂离子及充放电机制只停留在电解液与锂离子在电极表面和电极材料间的相互作用。我们利用了从头算(Abinitio)和密度泛函理论(DFT)两种方法模拟了嵌锂石墨负电极材料的充放电过程。通过锂从石墨表面嵌入到石墨体内的整个过程的势能面扫描，我们发现，锂离子在石墨碳层间嵌脱的过程就是锂离子电池充放电过程。计算结果显示，锂离子嵌入碳层的过程中同时伴随着锂和石墨间发生电荷连续转移，同时石墨碳层堆积方式由AAAA型变为ABAB型，二者协同进行，最终嵌锂石墨相对于锂在石墨表面体系较稳定。HF/6-31G*水平和B3LYP/6-31G*水平分别给出嵌锂石墨充电时储存能量为177.3264kJ·mol~(-1)和128.6233kJ·mol~(-1)，说明嵌锂石墨又是一种亚稳定结构。较好地从分子水平上解释了嵌锂石墨做为负电极材料具有的良好的充放电可逆循环性能及使用寿命长等电化学特点。 嵌锂石墨大量用做锂离子二次电池另一个重要原因就是嵌锂石墨具有非常低的电极电位。我们利用热力学、电化学和密度泛函理论计算了嵌锂容量分别为1/6C_(max)，2/6C_(max)，3/6C_(max)，4/6C_(max)，5/6C_(max)和C_(max)(C_(max)为嵌锂石墨最大电容量，其值为=372Ah·kg~(-1))且具有C_3对称轴的六种嵌锂石墨负电极材料相对金属锂的电极电位。计算结果表明，当嵌锂石墨嵌锂容量较低时，电极电位随着锂离子的不断嵌入而显着降低；当嵌锂石墨嵌锂容量达到一定值(计算值为250Ah·kg~(-1)，实验值为186Ah·kg~(-1))时，嵌锂石墨电极电位出现了一个和实验值非 摘要一常吻合的极低充放电平台（计算值为 0．11V，实验值为 0．10V人正因为嵌馊石墨在嵌理容量较高时电极电位不随电容量的变化，所以嵌理石墨做为负电极材料能保证理离子二次电池在对外工作时电压稳定。我们从理论上解释了嵌理石墨这一重要的电化学性能，计算结果和实验观测较一致。(本文来源于《东北师范大学》期刊2003-05-01）
嵌锂机制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
层状金属硫化物体系具有多变的原子配位结构和电子结构,电子和声子之间存在很强的相互作用。层间较弱的范德瓦尔斯力使得可以通过嵌入各种功能化的分子和离子来调控材料的性质。二硫化钼(MoS2)及其插层化合物在很多方面具有重要的应用价值,例如制备催化剂、吸附剂、固体电解质、感应器、电致变色显示器以及二次锂离子电池等。因此MoS2中的嵌入化学以及嵌入化合物的物理和化学性质在基础研究和实际应用中都受到高度关注。锂
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
嵌锂机制论文参考文献
[1].周峰.硅—石墨烯复合锂电极材料的嵌锂机制研究[D].温州大学.2018
[2]..中国科学院物理研究所揭示二硫化钼嵌锂诱导结构相变的原子机制[J].中国钼业.2014
[3].邬春阳.LiMPO_4(M=Fe,Mn)正极材料的合成及脱嵌锂机制研究[D].浙江大学.2014
[4].唐前林,黄宗浩,孟素慈.嵌锂石墨充放电机制的abinitio和DFT理论研究[J].化学学报.2003
[5].唐前林.嵌锂石墨负电极充放电机制及电化学特性的理论研究[D].东北师范大学.2003