Li 1.17 NiQ 0.17 Fe 0.17 Mn 0.49 O 2 锂离子电池正极材料氧化还原研究

发布时间：2025-04-23 02:50

　　探索高比容量长循环寿命的正极材料一直是锂离子电池的主要研究方向之一。富锂正极材料由于具有高比容量、环境友好等特点,被认为是下一代锂离子电池正极材料的理想之选。因此,本文使用GGA-PBE方法研究了具有O3和T2相结构的锂离子电池富锂正极材料Li_1.17Ni_0.17M_0.17Mn_0.49O₂（M=Fe或Co）充电时的氧化还原过程。基于密度泛函理论在原子水平上解释了锂离子电池正极材料中阴阳离子参与氧化过程的内在机制。对O3相Li_1.17Ni_0.17M_0.17Mn_0.49O₂（M=Fe或Co）(LNFMO或LNCMO)体系,计算结果表明,充电时,LNFMO体系首先出现Ni²⁺/Ni³⁺/Ni⁴⁺氧化,然后是Fe³⁺/Fe⁴⁺,最后是O的氧化。具有Li-O-Li构型的O更...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 锂离子电池基本原理
    1.2 锂离子电池正极材料
        1.2.1 层状正极材料
        1.2.2 尖晶石型正极材料
        1.2.3 橄榄石型正极材料
    1.3 富锂层状正极材料
    1.4 阴离子氧化还原反应研究
    1.5 阴离子氧化还原的可逆性问题
    1.6 本文研究目的和意义
    1.7 本文研究内容
2 第一性原理计算方法概述和相关理论
    2.1 第一性原理简介
    2.2 密度泛函理论(DFT)
        2.2.1 局域密度近似(LDA)
        2.2.2 广义梯度近似(GGA)
    2.3 VASP程序包
    2.4 电子结构
        2.4.1 能带结构理论
        2.4.2 态密度
    2.5 晶体场理论
3 Li_1.17NiQ_0.17Fe_0.17Mn_0.49O₂(M=Fe或 Co)体系氧化还原反应的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法和模型
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 O3相LNFMO和 LNCMO的结构和能量
        3.3.2 LNFMO和 LNCMO体系的氧化过程
        3.3.3 TM和 O的氧化竞争
        3.3.4 氧的氧化还原本质
        3.3.5 T2相LNFMO体系的结构和能量
        3.3.6 T2相LNFMO体系的氧化过程
        3.3.7 氧的不饱和度对氧氧化过程的影响
结论
4 展望
参考文献
在校研究成果
致谢



本文编号：4041098