本文關(guān)鍵詞： 電導率 拉曼散射光譜 DFPT DFT CI-NEB Li FeSO_4F LiFePO_4 MAPbI_3　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：伴隨著人類社會科技的進步發(fā)展,各行各業(yè)對能源也有著日益增長的迫切需求。與此同時,人類社會也面臨著能源危機以及傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境問題。因此,人們不斷地尋找價格低廉,環(huán)境友好,性能優(yōu)異且安全的新能源材料。近些年來,聚陰離子電池材料Li Fe PO_4,Li Fe SO_4F以及新型太陽能電池材料MAPb I_3逐漸走入人們的視野,漸漸成為人們研究的熱點。本論文正是通過密度泛函理論研究這些新型能源材料的相關(guān)物性。隨著數(shù)值算法和相關(guān)的理論以及計算機技術(shù)的飛速進步,使得基于密度泛函理論的第一性原理方法成為研究物質(zhì)根本物理性質(zhì)的基本研究手段。本文對三種新型能源電池材料進行了幾何結(jié)構(gòu),磁學性質(zhì),電子結(jié)構(gòu)等方面的研究。具體內(nèi)容如下:第一章緒論部分,對新型鋰離子電池以及太陽能電池的構(gòu)成,結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用進行了概述。第二章簡要的介紹了密度泛函理論的基本理論框架以及相關(guān)的計算方法。以尋求合適的交換關(guān)聯(lián)函數(shù)為主線,對密度泛函理論的基本思想、理論基礎(chǔ)以及相應(yīng)的數(shù)值計算方法進行概述,并在章節(jié)的結(jié)尾對其應(yīng)用進行了展望。第三章鋰離子電池材料磷酸亞鐵鋰LiFePO_4的理論計算研究。Li Fe PO_4二次電池由于其使用壽命長、安全環(huán)保、體積小和耐高溫等特點備受人們關(guān)注,但是較低的鋰離子擴散率阻止了其商業(yè)化的發(fā)展。本章節(jié)采用第一性原理方法計算Li Fe PO_4的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì);通過CI-NEB(climbing image Nudged Elastic Band method)方法和雜化密度泛函理論估算Li Fe PO_4在兩種不同點缺陷濃度(LixFe PO_4,x=0.0625/x=0.9375)下的擴散勢壘,解釋鋰離子、空位和極化子的擴散機制,從極化子遷移方面解釋鋰離子擴散系數(shù)低等問題,為認識材料的性質(zhì),改善材料電化學性能提供強有力的理論根據(jù)。第四章氟硫酸鐵鋰晶體振動光譜的第一性原理研究。氟硫酸鐵鋰(Li Fe SO_4F)是一種新型聚陰離子正極材料,2010年由Recham等人首次合成。本文采用基于密度泛函微擾理論(DFPT)的第一性原理方法,系統(tǒng)的研究了tavorite Li Fe SO_4F的晶格振動性質(zhì)。與實驗相結(jié)合,對比拉曼、紅外光譜數(shù)據(jù),同時對tavorite Li Fe SO_4F進行晶格振動性質(zhì)的分析和振動模式的指認,分析及驗證磁性結(jié)構(gòu)對于晶體晶格動力學方面的顯著影響,為LiFeSO_4F以及相關(guān)磁性材料的理論計算研究提供了重要的理論依據(jù)。第五章氫元素在太陽能電池材料MAPbI_3中遷移機制的第一性原理計算研究。以碘鉛甲胺(MAPb I_3)為代表的有機無機復合鈣鈦礦太陽能電池是近年來新能源開發(fā)的熱點之一。由于間隙離子遷移對鈣鈦礦型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都非常重要的影響,對材料中離子移動機制的解釋逐漸成為研究人員亟待解決的問題。本章節(jié)采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法對MAPb I_3以及具有三種不同帶電狀態(tài)間隙氫雜質(zhì)時的電子結(jié)構(gòu)進行分析,驗證有機無機鈣鈦礦材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的靈活性,并通過CI-NEB方法對質(zhì)子(H+)在MAPbI_3晶體中的遷移勢壘的計算,分析質(zhì)子作為間隙雜質(zhì)在MAPb I_3中的擴散機制以及對MAPbI_3電子結(jié)構(gòu)的影響。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM910.4

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本文編號：1502616