聚阴离子型锂离子电池的制备与第一性原理计算
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作者常龙娇|责编:邢涛
出版社化学工业
ISBN9787122438720
出版时间2023-10
装帧平装
开本其他
定价98元
货号31840021
上书时间2024-06-02
商品详情
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作者简介
常龙娇，1985年4月生，工学博士，副教授，硕士生导师。入选国家科技专家库专家（2021年）、教育部学位中心学位论文评审专家（2022年）等。主要研究领域：能源转换与存储材料（锂/钠/离子电池正负极材料、碳基材料），冶金行业大宗固体废弃物综合利用。目前已主持国家自然科学基金1项、辽宁省自然科学基金项目1项、辽宁省教育厅项目1项、东北大学电介质与电解质功能材料重点实验室开放课题1项，作为主要参与人参与973项目1项、国家自然科学基金项目3项、获河北省科技进步奖1项。
目录
第1章聚阴离子型锂离子电池概述1
1.1引言1
1.2锂离子电池概述2
1.2.1锂离子电池的发展趋势2
1.2.2锂离子电池的构成3
1.2.3锂离子电池的工作原理4
1.2.4锂离子电池正极材料的分类6
1.3聚阴离子型正极材料8
1.3.1磷酸盐化合物8
1.3.2硅酸盐化合物21
1.3.3氟化磷酸盐化合物26
1.3.4硼酸盐化合物27
1.4第一性原理27
1.4.1第一性原理概述27
1.4.2第一性原理在锂离子电池中的应用28
第2章第一性原理计算29
2.1第一性原理的理论基础29
2.1.1多粒子体系的哈密顿量29
2.1.2波恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）近似30
2.1.3哈特里-福克（Hartree-Fock）近似32
2.1.4密度泛函理论34
2.1.5交换关联泛函36
2.2充放电模型37
2.3计算实际操作38
2.3.1VASP软件简介38
2.3.2计算细节与方法39
第3章聚阴离子型Li2Fe1-xMnxSiO4正极材料第一性原理计算41
3.1引言41
3.2Li2FeSiO4的第一性原理研究42
3.2.1Li2FeSiO4材料的晶体结构分析42
3.2.2Li2FeSiO4的电子结构47
3.2.3Li2FeSiO4的布居48
3.3过渡金属Fe位掺杂Li2FeSiO4的第一性原理研究51
3.3.1Li2Fe1-xMnxSiO4掺杂体系模型的构建51
3.3.2Li2Fe1-xMnxSiO4掺杂体系的结构稳定性53
3.3.3Li2Fe1-xMnxSiO4掺杂体系的能带57
3.3.4Li2Fe1-xMnxSiO4掺杂体系的态密度58
3.3.5Li2Fe1-xMnxSiO4掺杂体系的电荷密度64
第4章聚阴离子型锂离子电池材料的表征66
4.1聚阴离子型化合物的表征66
4.1.1X射线衍射66
4.1.2扫描电子显微镜66
4.1.3傅里叶变换红外光谱67
4.1.4热分析68
4.1.5透射电子显微镜69
4.1.6原子力显微镜69
4.1.7Rietveld晶体结构解析和精修70
4.2电极材料的表征72
4.2.1电极制备及扣式电池组装72
4.2.2充放电测试73
4.2.3循环伏安测试74
4.2.4电化学阻抗谱测试74
第5章两段焙烧法制备聚阴离子型Li2MnSiO4/C正极材料75
5.1引言75
5.2Li2MnSiO4/C正极材料的两段焙烧法的合成75
5.2.1前驱体的制备75
5.2.2正极极片制备76
5.3正极材料性能分析76
5.3.1前驱体的热重分析76
5.3.2焙烧温度对Li2MnSiO4/C材料的影响77
5.3.3焙烧时间对Li2MnSiO4/C材料的影响80
5.3.4碳包覆量对Li2MnSiO4/C材料的影响83
5.3.5最佳条件下制备的Li2MnSiO4/C材料性能87
5.4小结91
第6章水热法合成碳复合聚阴离子型LiMnPO4正极材料92
6.1LiMnPO4正极材料概述及研究现状92
6.2沉淀法制备Li3PO4的工艺与材料特性93
6.2.1沉淀法制备Li3PO4的正交实验93
6.2.2H3PO4浓度对Li3PO4形貌及晶粒大小的影响95
6.2.3酸入碱速度对Li3PO4形貌及晶粒大小的影响98
6.2.4LiOH浓度对Li3PO4形貌及晶粒大小的影响100
6.2.5反应温度对Li3PO4形貌及晶粒大小的影响101
6.2.6沉淀法制备空心球形Li3PO4的热分析和物相化分析105
6.3水热法合成碳复合LiMnPO4的工艺、结构与电化学性能107
6.3.1水热法制备LiMnPO4/C的正交实验107
6.3.2反应时间对LiMnPO4/C的结构及性能的影响110
6.3.3反应物浓度对LiMnPO4/C的结构与性能的影响113
6.3.4醇水体积比对LiMnPO4/C的结构与性能的影响117
6.3.5反应温度对LiMnPO4/C的结构与性能的影响120
6.3.6高电压正极材料LiMnPO4/C的物相及性能研究124
6.4小结128
第7章离子液体热合成法合成聚阴离子型LiFePO4正极材料129
7.1引言129
7.2尿素/四甲基氯化铵体系中LiFePO4的合成130
7.2.1尿素/四甲基氯化铵体系中LiFePO4的物化表征132
7.2.2尿素/四甲基氯化铵体系中LiFePO4的电化学性能表征134
7.3季戊四醇/氯化胆碱体系中LiFePO4的合成137
7.3.1季戊四醇/氯化胆碱体系中LiFePO4的物化表征139
7.3.2季戊四醇/氯化胆碱体系中LiFePO4的电化学性能表征141
7.4小结143
参考文献145
内容摘要
本书以聚阴离子型锂离子电池的制备为主线，介绍了常见的聚阴离子型锂离子电池的结构、设计、电极和电解液构成，以及全电池的表征，着重介绍了相关的第一性原理计算在聚阴离子型锂离子电池电极设计中的应用。
本书适合从事锂离子电池开发的技术人员参考。
主编推荐
锂离子电池已经成为人们不可或缺的二次能源，与人们生活息息相关。聚阴离子型锂离子电池凭借安全、廉价和高效的特点，成为相关领域的研究热点。本书结合作者的工作实践，介绍了多种聚阴离子型锂离子电池电极的结构与制备，对于相关的开发工作具有指导价值。
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