石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。實驗研究表明石墨烯和金屬氧化物通常會表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng),如產(chǎn)生超過理論比容量的額外容量等,其中石墨烯/金屬氧化物界面起著至關(guān)重要的作用;此外摻雜后,石墨烯/金屬氧化物通常表現(xiàn)出更加優(yōu)異的電化學(xué)性能�？紤]到多數(shù)金屬氧化物在充放電循環(huán)中產(chǎn)生氧化鋰而形成石墨烯/氧化鋰界面,本論文采用第一性原理計算了系統(tǒng)研究了石墨烯/氧化鋰的界面儲鋰行為及摻雜效應(yīng),探究了石墨烯/金屬氧化物的儲理機(jī)制。通過對比鋰原子在石墨烯表面和氧化鋰表面上的吸附,發(fā)現(xiàn)鋰原子在石墨烯/氧化鋰界面處的吸附呈現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng),而產(chǎn)生界面儲鋰,增加體系的儲鋰容量。摻雜原子可以調(diào)控石墨烯的物理化學(xué)性能,而影響摻雜石墨烯/氧化鋰復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。B和N摻雜分別導(dǎo)致p型摻雜和n型摻雜,而增強(qiáng)和減弱界面儲鋰能力。O摻雜和S摻雜會引起石墨烯中電子態(tài)的局域化,導(dǎo)致界面對鋰原子子吸附能力的增加,而摻雜原子與碳原子電負(fù)性的差別影響鋰原子的擴(kuò)散行為。摻雜石墨烯中電子態(tài)的局域化和摻雜原子的電負(fù)性這兩方面的共同作用使得O摻雜石墨烯/氧化鋰具有最大的界面儲鋰容量;而S摻雜不僅使... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理圖

圖 1-2 石墨烯/氧化鎳負(fù)極材料額外容量的示意圖[34]. 1-2 Sketch map of extra capacity of Graphene/NiO anode mater的理論研究材料學(xué)的發(fā)展，原先通過實驗測試和表征不能涉及的利用基于密度泛函理論的第一性原理計算建立相應(yīng)的鋰離子電池負(fù)極材料界面儲鋰的機(jī)制。界面儲鋰機(jī)制種儲存機(jī)制不同于正常的法拉第擴(kuò)散控制的電荷存儲料表層或者近表層界面處的可逆化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極材大的界面能，存在的贗電容電荷存儲機(jī)理在研究額外視的。首次利用第一性原理計算對界面儲鋰機(jī)制展開人[42]，通過建立 Ti 和 Li2O 組成的界面模型，在界外容量可以被儲存在金屬/Li2O 的納米界面中。Hass

圖 1-3 石墨烯/TiO2的電壓-容量曲線[43] Schematic illustration of the discharge process of graphen究意義和主要內(nèi)容氧化物納米復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池和金屬氧化物通常會表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，如產(chǎn)生超中石墨烯/金屬氧化物界面起著至關(guān)重要的作用作為一種清潔高效化學(xué)電源，其發(fā)展和物理學(xué)、來，基于密度泛函理論的第一性原理計算，已經(jīng)應(yīng)和評價等諸多方面，并且取得了許多突破性的進(jìn)核心技術(shù)。擬采用第一性原理方法模擬計算鋰原子在石墨烯

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的研究進(jìn)展[J]. 趙鵬,王躍峰,李東林,趙亞麗,姚彩珍,關(guān)博文.  應(yīng)用化工. 2009(10)
[2]錫鎳合金負(fù)極材料Li嵌入性質(zhì)的平面波贗勢方法研究[J]. 侯賢華,胡社軍,李偉善,趙靈智,余洪文.  稀有金屬材料與工程. 2008(05)
[3]金屬氧化物電極材料贗電容特性研究[J]. 文建國,周震濤,阮湘元,徐勇軍,蘇亞玲.  電子元件與材料. 2007(05)
[4]鋰離子電池負(fù)極材料石墨的改性方法[J]. 陳猛,肖斌,楊闖.  電池工業(yè). 2006(02)
[5]鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展[J]. 陳立泉.  電池. 2002(S1)
[6]鋰離子電池錫負(fù)極材料研究進(jìn)展[J]. 黃峰,周運(yùn)鴻,袁正勇,孫聚堂.  電池. 2002(05)
[7]鋰離子電池負(fù)極材料的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 吳國良.  電池. 2001(02)
[8]計算材料學(xué)與材料設(shè)計[J]. 郭俊梅,鄧德國,潘健生,胡明娟.  貴金屬. 1999(04)
[9]鋰離子電池電極材料研究進(jìn)展[J]. 周恒輝,慈云祥,劉昌炎.  化學(xué)進(jìn)展. 1998(01)
[10]鋰離子電池碳負(fù)極材料的研究[J]. 吳升暉,尤金跨,林祖賡.  電源技術(shù). 1998(01)



本文編號：3279923