基于锑烯的储能电池负极材料理论研究

发布时间：2021-05-14 18:33

　　锑烯是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在储能锂离子电池和钠离子电池领域中应用前景良好。本论文以第一性原理的密度泛函理论（DFT）为理论基础,研究了锑烯吸附Li原子和Na原子特性。研究锑烯吸附单个Li原子时,首先选择不同的吸附位置并且系统分析各个吸附位置的吸附能,吸附后Li原子与最近Sb原子的距离,整个体系的能带、态密度和转移的电荷情况之后,得出单个Li原子在锑烯上的最佳吸附位置是谷位,也即顶层三个Sb原子的中心,底层一个Sb原子的上方,Li原子吸附能为1.69 eV,吸附后距离为2.81 A,Li原子的电荷转移到了周围的Sb原子之上;由能带可知锑烯吸附Li原子之后费米能级上升进入了导带,类似金属性质;由态密度可知,Sb原子的p电子态和Li原子的p和s电子态进行杂化成峰;在吸附多个Li原子时,锑烯的晶格结构与电子结构发生较大变化;经过NEB计算得到Li原子在锑烯表层的扩散势垒是0.07 eV,势垒较低有利于提高充放电速率。研究锑烯吸附Na原子时,同样得到锑烯吸附单个Na原子的最佳吸附位置是谷位,Na原子的吸附能为1.21 eV,比Li原子小,吸附能越大越稳定,说明锑烯吸附Na原子没... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 新型二维电极材料概述
        1.1.2 锑烯的制备
        1.1.3 锑烯的应用
    1.2 课题的国内外研究进展
    1.3 课题研究的目的和意义
    1.4 论文主要工作和创新点
第2章 计算方法与理论
    2.1 引言
    2.2 第一性原理
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.2 Kohn-Sham方程
        2.3.3 局域密度近似
        2.3.4 广义梯度近似
    2.4 基组和赝势
        2.4.1 平面波基组
        2.4.2 赝势
    2.5 VASP软件
    2.6 本章小结
第3章 锑烯吸附Li原子的特性
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 本征锑烯的性质
        3.3.2 锑烯吸附单个Li原子
        3.3.3 锑烯吸附多个Li原子
    3.4 吸附Li原子的迁移
    3.5 本章小结
第4章 锑烯吸附Na原子的特性
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 锑烯吸附单个Na原子
        4.3.2 锑烯吸附多个Na原子
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]磷烯的制备、结构、性质及器件应用[J]. 朱晋潇,刘晓东,薛敏钊,陈长鑫.  物理化学学报. 2017(11)
[2]磷烯包覆的高性能硅基锂离子电池负极材料（英文）[J]. 彭勃,徐耀林,Fokko M.Mulder.  物理化学学报. 2017(11)
[3]B,P单掺杂和共掺杂石墨烯对O,O2,OH和OOH吸附特性的密度泛函研究[J]. 孙建平,周科良,梁晓东.  物理学报. 2016(01)
[4]石墨烯掺杂的研究进展[J]. 张芸秋,梁勇明,周建新.  化学学报. 2014(03)
[5]基于密度泛函理论研究掺杂Pd石墨烯吸附O2及CO[J]. 孙建平,缪应蒙,曹相春.  物理学报. 2013(03)
[6]氮掺杂石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能[J]. 高云雷,赵东林,白利忠,张霁明,孔莹.  中国科技论文. 2012(06)
[7]锂离子电池的发展状况[J]. 戴永年,杨斌,姚耀春,马文会,李伟宏.  电池. 2005(03)
[8]钠离子电池研究进展[J]. 吴振军,陈宗璋,汤宏伟,李素芳.  电池. 2002(01)



本文编号：3186125