聚陰離子型鋰離子電池的制備與第一性原理計算

第1章聚陰離子型鋰離子電池概述11.1引言11.2鋰離子電池概述21.2.1鋰離子電池的發(fā)展趨勢21.2.2鋰離子電池的構(gòu)成31.2.3鋰離子電池的工作原理41.2.4鋰離子電池正極材料的分類61.3聚陰離子型正極材料81.3.1磷酸鹽化合物81.3.2硅酸鹽化合物211.3.3氟化磷酸鹽化合物261.3.4硼酸鹽化合物271.4第一性原理271.4.1第一性原理概述271.4.2第一性原理在鋰離子電池中的應(yīng)用28第2章第一性原理計算292.1第一性原理的理論基礎(chǔ)292.1.1多粒子體系的哈密頓量292.1.2波恩-奧本海默（Born-Oppenheimer）近似302.1.3哈特里-福克（Hartree-Fock）近似322.1.4密度泛函理論342.1.5交換關(guān)聯(lián)泛函362.2充放電模型372.3計算實際操作382.3.1VASP軟件簡介382.3.2計算細節(jié)與方法39第3章聚陰離子型Li2Fe1-xMnxSiO4正極材料第一性原理計算413.1引言413.2Li2FeSiO4的第一性原理研究423.2.1Li2FeSiO4材料的晶體結(jié)構(gòu)分析423.2.2Li2FeSiO4的電子結(jié)構(gòu)473.2.3Li2FeSiO4的布居483.3過渡金屬Fe位摻雜Li2FeSiO4的第一性原理研究513.3.1Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系模型的構(gòu)建513.3.2Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性533.3.3Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的能帶573.3.4Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的態(tài)密度583.3.5Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的電荷密度64第4章聚陰離子型鋰離子電池材料的表征664.1聚陰離子型化合物的表征664.1.1X射線衍射664.1.2掃描電子顯微鏡664.1.3傅里葉變換紅外光譜674.1.4熱分析684.1.5透射電子顯微鏡694.1.6原子力顯微鏡694.1.7Rietveld晶體結(jié)構(gòu)解析和精修704.2電極材料的表征724.2.1電極制備及扣式電池組裝724.2.2充放電測試734.2.3循環(huán)伏安測試744.2.4電化學(xué)阻抗譜測試74第5章兩段焙燒法制備聚陰離子型Li2MnSiO4/C正極材料755.1引言755.2Li2MnSiO4/C正極材料的兩段焙燒法的合成755.2.1前驅(qū)體的制備755.2.2正極極片制備765.3正極材料性能分析765.3.1前驅(qū)體的熱重分析765.3.2焙燒溫度對Li2MnSiO4/C材料的影響775.3.3焙燒時間對Li2MnSiO4/C材料的影響805.3.4碳包覆量對Li2MnSiO4/C材料的影響835.3.5最佳條件下制備的Li2MnSiO4/C材料性能875.4小結(jié)91第6章水熱法合成碳復(fù)合聚陰離子型LiMnPO4正極材料926.1LiMnPO4正極材料概述及研究現(xiàn)狀926.2沉淀法制備Li3PO4的工藝與材料特性936.2.1沉淀法制備Li3PO4的正交實驗936.2.2H3PO4濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響956.2.3酸入堿速度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響986.2.4LiOH濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響1006.2.5反應(yīng)溫度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響1016.2.6沉淀法制備空心球形Li3PO4的熱分析和物相化分析1056.3水熱法合成碳復(fù)合LiMnPO4的工藝、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能1076.3.1水熱法制備LiMnPO4/C的正交實驗1076.3.2反應(yīng)時間對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)及性能的影響1106.3.3反應(yīng)物濃度對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響1136.3.4醇水體積比對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響1176.3.5反應(yīng)溫度對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響1206.3.6高電壓正極材料LiMnPO4/C的物相及性能研究1246.4小結(jié)128第7章離子液體熱合成法合成聚陰離子型LiFePO4正極材料1297.1引言1297.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的合成1307.2.1尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的物化表征1327.2.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的電化學(xué)性能表征1347.3季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的合成1377.3.1季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的物化表征1397.3.2季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的電化學(xué)性能表征1417.4小結(jié)143參考文獻145