高电压正极材料Li1-xCoO2(x=0.75)的电子结构

摘要

在经济的高速发展以及对能源的迫切需求的驱动下，新型清洁能源已经成为了21世纪人类社会发展的发展焦点。在这样的背景下，锂离子电池的开发和应用备受社会各界的广泛关注，锂离子电池的应用已经给生活和生产各方面带来的极大的便捷，从最初的移动通讯设备扩展到各种便携式电子产品，甚至在航空航天、军事上都能看到其应用。正是这些方面的需求促进锂离子进一步的发展，则锂离子电池为了能够更好的满足以上这些方面的发展要求，不仅要在能量密度和循环性能取得更大的突破，更是不能忽略安全性方面的要求。因此，为了满足当今世界对能源转化和存储方面日益增长的需求，寻找新型电极材料和优化现有材料体系成为当前的研究热点。
　　本文采用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了高脱锂量（高压）材料Li1-xCoO2(x=0.75)的结构稳定性和电子性质，从而为深入理解该高电压材料提供理论帮助。经理论计算发现，LiCoO2材料中Co离子是以+3价的正常的价态形式存在的。当少量脱锂时，因进一步失去电子小部分Co3+离子从+3价变成+4;当深度脱锂(x=0.75)时，不仅有很多的Co3+离子的再变价，而且极少部分O-2p轨道也会失去电子，因而产生两种氧离子（O1和O2）。其中O1离子占O变价总数的1/3，而O2离子占2/3。Co3+、Co4+、O1及O2两两键长长度也有明显的不同。与Co3+相比，Co4+和O离子（包括O1和O2）之间聚集了更多的电子，因此它们之间的相互作用也强于Co3+与O离子(包括O1和O2)之间的相互作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 锂离子电池简介

1．2 锂离子电池的原理和特性

1．2．1 锂离子电池工作原理

1．2．2 锂离子电池特性

1．3 锂离子电池电极材料

1．3．1 正极材料

1．3．2 负极材料

1．4 论文框架

参考文献

第二章 理论计算方法

2．1 密度泛函理论

2．1．1 多粒子系统Schr?dinger方程

2．1．2 Hohenberg-Kohn定理

2．1．3 Kohn-Sham方程

2．1．4 交换关联泛函

2．1．5 DFT+U

2．2 第一性原理方法

2．2．1 平面波基矢量

2．2．2 赝势方法

2．2．3 投影缀加波方法

2．3 VASP简介

参考文献

第三章 高电压正极材料Li0.25CoO2的电子结构

3．1 引言

3．2 计算方法

3．3 结果和讨论

3．3．1 高电压脱锂态Li1-xCoO2(x=0.75)的结构

3．3．2 高电压脱锂态Li1-xCoO2(x=0.75)的电子结构

3．4 结论

参考文献

第四章 结论和展望

附录 本人硕士期间发表论文情况

致谢