發(fā)布時(shí)間：2024-04-23 00:30

　　近年來,隨著新能源汽車等智能設(shè)備的發(fā)展,進(jìn)一步提升鋰離子電池(LIBs)的安全性能、充電速率及電池容量密度成為研究的熱點(diǎn)。鋰離子在電極材料中的傳遞性質(zhì)對(duì)LIBs的性能有著重要的作用。電極材料的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性等和固體電解質(zhì)界面(SEI)膜是影響鋰離子傳遞的至關(guān)因素。針對(duì)這些因素,分子動(dòng)力學(xué)和量子力學(xué)可以較為準(zhǔn)確的對(duì)其進(jìn)行計(jì)算,是非常有力的計(jì)算工具。因此,本文將運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬及密度泛函理論進(jìn)行探究。本文首先運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬了充電過程中鋰離子在石墨、MoS2及其復(fù)合材料中的遷移過程。通過計(jì)算鋰離子的非平衡態(tài)擴(kuò)散時(shí)間、平衡態(tài)擴(kuò)散系數(shù)和吸附能,探究了石墨、MoS2層間距及邊緣結(jié)構(gòu)對(duì)Li-擴(kuò)散的影響。結(jié)果表明,鋰離子的傳遞擴(kuò)散系數(shù)與其自擴(kuò)散系數(shù)間有5～9個(gè)數(shù)量級(jí)的差別,且電極材料的結(jié)構(gòu)對(duì)鋰離子遷移的影響較為顯著。對(duì)于G/MoS2復(fù)合材料,分析結(jié)果表明,材料復(fù)合的均勻度越高,越有利于鋰離子的傳遞。其次文中運(yùn)用非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)(NEMD)模擬了不同化學(xué)成分、厚度和密度的SEI膜中鋰離子的滲透率。實(shí)踐證明,SEI膜的化學(xué)成分對(duì)鋰離子傳遞的促進(jìn)效果為:Li2CO3>LiF>com...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＬＩＢｓ原理結(jié)構(gòu)圖１Ｓｉ??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｌｉ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??

化，是目前技術(shù)最為成熟的蓄電池之一。它具有比能量高，??比體積小，壽命長(zhǎng)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，且經(jīng)過不斷的改善與發(fā)展，廣泛應(yīng)用于手機(jī)，電腦??等便攜式電子設(shè)備［３＿６］。然而近年來，伴隨著新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展，市場(chǎng)的需求越來??越高，進(jìn)一步提升鋰離子電池的安全性能、充電速率及電池容量密....

圖１．２石墨／?Ｍ〇Ｓ２復(fù)合材料透射電鏡照片１３３１??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ?（ＴＥＭ）?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｉｔｅ／?ＭｏＳ２??

－ＣＮＴ）復(fù)合材料。通過控??制三者的配比，３Ｄ?ＭｏＳ２＠Ｇ－ＣＮＴ復(fù)合材料的速率能力、比容量、循環(huán)壽命等均有了顯??著的提升。Ｙａｎ等［３２］通過將一些Ｆｅ２〇３納米棒包覆在球狀石墨表面進(jìn)而合成了??ｓｐｈｅｒｉｃａｌ－ｇｒａｐｈｉｔｅ／?Ｆｅ２０３復(fù)合材料。其次他們通過實(shí)驗(yàn)....

圖１．３?ＳＥＩ膜形成的原理結(jié)構(gòu)圖％??

化學(xué)反應(yīng)而形??成的，是鋰離子脫嵌必經(jīng)過的界面膜。ＳＥＩ膜的化學(xué)成分和電解液及其添加劑有很密切??的關(guān)系，一般情況下，ＳＥＩ膜的成分包括有機(jī)組分和無機(jī)組分。其中，ＳＥＩ膜的有機(jī)組??分主要包括１１０（：０山，１１０（：０１＾，１１０１＾和１１（：０００（化學(xué)式中的１１表示烷基結(jié)構(gòu)....

圖１．４沿Ｌｉ遷移路徑的能量屏障ＡＥ圖［６３１??Ｆｉｇ．?１．４?Ｅｎｅｒｇｙ?ｂａｒｒｉｅｒ?ＡＥ?ｄｉａｇｒａｍ?ａｌｏｎｇ?ｔｈｅ?Ｌｉ?ｍｉｇｒａｔｉｏｎ?ｐａｔｈ??

第６頁(yè)???華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??近年來，一些研究者運(yùn)用該方法計(jì)算了鋰離子運(yùn)輸過程中的擴(kuò)散勢(shì)壘，從而判斷鋰??離子的最佳擴(kuò)散路徑及材料結(jié)構(gòu)。例如，Ｚｈｏｕ等［６３１運(yùn)用ＤＦＴ研究了?Ｌｆ在石墨烯上的??擴(kuò)散性質(zhì)，如圖１．４，他們發(fā)現(xiàn)鋰離子主要在平行于石墨烯的方向擴(kuò)散。Ｐｅｒ....

本文編號(hào)：3962353