鋰離子電池負(fù)極材料的Li嵌入性質(zhì)的從頭計(jì)算.pdf

1、廈門大學(xué)博士學(xué)位論文鋰離子電池負(fù)極材料的Li嵌入性質(zhì)的從頭計(jì)算姓名：侯柱鋒申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：朱梓忠20040101廈門大學(xué)博士學(xué)位論文摘要鋰離子電池與傳統(tǒng)的二次電池相比保持了電壓高、能量密度大、重量輕，又具有安全性能好、自放電小等優(yōu)點(diǎn)，使之在便攜電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車等方面有廣闊的應(yīng)用前景。開發(fā)鋰離子電池的關(guān)鍵之一就是尋找合適的電極材料，使電池具有足夠高的儲(chǔ)鋰量和很好的鋰脫嵌可逆性，以保證電池的高電壓、大容量和長

2、循環(huán)壽命的要求。在應(yīng)用中，大多以石墨和各種碳材料作為負(fù)極材料，但是碳負(fù)極材料存在一些自身的缺點(diǎn)。為了尋找性能更高的負(fù)極材料，許多新型的鋰離子負(fù)極材料特別是金屬間化合物在近來的鋰離子電池研究中引起了相當(dāng)?shù)闹匾?。盡管近年來采用第一性原理對(duì)鋰離子電極材料的理論研究取得了一些成功，但是大多集中于正極材料，對(duì)鋰離子電池負(fù)極材料的理論研究并不多見。為此，我們采用第一性原理對(duì)目前一些新型的負(fù)極材料金屬間化合物的鋰嵌入性質(zhì)進(jìn)行了理論研究，重點(diǎn)研究了負(fù)極

3、材料在首次充放電過程中鋰嵌入負(fù)極材料時(shí)的鋰嵌入形成能，以及鋰的嵌入對(duì)負(fù)極材料體積和電子結(jié)構(gòu)的影響。并與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以期為鋰離子電池負(fù)極材料的研究提供了一些有意義的理論指導(dǎo)。本論文可分為兩部分。第一部分介紹了研究工作所涉及的基本理論和第一原理方法。首先介紹了密度泛函理論，包括密度泛函理論的基本思想、Hobenberg—Kohn定理、KohnSham方程和交換關(guān)聯(lián)近似(局域密度近似和廣泛梯度近似)等。接著介紹了本研究工作中所采用