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掺杂LiFePO_4第一性原理计算和超交换作用研究

作　者: 柳宏
导　师: 谷亦杰
学　校: 山东科技大学
专　业: 材料学
关键词: 锂离子电池正极材料 LiFePO4 第一性原理计算超交换作用
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 19次
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内容摘要

LiFePO₄是当前锂离子电池新一代正极材料的研究热点之一。本文采用高温固相法合成了Fe位和Li位掺杂的样品,采用XRD（X-ray radial diffraction,X射线衍射分析）、SEM（Scanning electron microscope,扫描电子显微镜观察）、充放电试验等测试手段,从合成方法、结构特征、表面形貌、电化学性能等方面进行了研究,确定了不同掺杂元素的最佳配比。结合第一性原理计算方法,对掺杂磁性原子含量为0.25的结构进行了计算,发现掺杂磁性原子后能带结构变得复杂化,而且更密集。总的电子态密度分布基本没有变化,变化主要集中在费米能级附近的磁性原子3d轨道上,掺入的磁性原子对最近邻的Fe原子的电子分布影响比较大。本文还进一步计算了LiFePO₄脱嵌前后的电子结构,结果表明脱嵌前后的能带结构和电子态密度存在差异,为后续对LiFePO₄材料进行系统的结构分析奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 橄榄石LiFePO_4第一性原理计算研究概述  11-17
  1.2 本课题的选题思想和研究内容  17-19
2 实验材料与实验方法  19-23
  2.1 实验材料与仪器  19-20
  2.2 LiFePO_4掺杂材料合成方案的确定  20-21
  2.3 材料的性能表征  21-22
  2.4 模具电池的制作与测试  22-23
3 Fe-位掺杂磁性原子LiFePO_4样品的制备及性能表征  23-34
  3.1 LiCo_xFe_(1-x)PO_4(x=0,0.125,0.25,0.6)样品测试和表征  23-28
  3.2 LiMn_xFe_(1-x)PO_4(x=0,0.125,0.25,0.6)样品测试和表征  28-31
  3.3 LiNi_xFe_(1-x)PO_4(x=0,0.125,0.25,0.6)样品测试和表征  31-33
  3.4 本章小结  33-34
4 Li-位掺杂LiPePO_4的制备及性能表征  34-44
  4.1 Li_(1-4y)Ti_yFePO_4(y=0,0.005,0.01,0.02)的制备及性能表征  34-38
  4.2 Li_(1-3y)Cr_yFePO_4(y=0,0.005,0.01,0.02)的制备及性能表征  38-40
  4.3 Li_(1-5y)Nb_yFePO_4(y=0,0.005,0.01,0.02,0.07)的制备及性能表征  40-43
  4.4 本章小结  43-44
5 掺杂磁性原子的LiFePO_4的第一性原理计算研究  44-62
  5.1 计算方法  44-46
  5.2 第一性原理计算结果分析  46-60
  5.3 本章小结  60-62
6 结论  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
作者从事科学研究和学习经历的简介  69-70
攻读硕士期间主要论文  70-71
附录  71-74

掺杂LiFePO_4第一性原理计算和超交换作用研究

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