作為新一代清潔環(huán)保能源電能的存儲載體,鋰離子電池因其潛在的應(yīng)用價(jià)值而備受矚目,許多科學(xué)家已將其看作解決全球能源危機(jī)的重要手段之一。事實(shí)上,鋰離子電池的儲電性能主要是由電極材料決定的,而鈦酸鋰化合物L(fēng)iyLi1+xTi2-xO4(0≤x≤1/3;0≤y≤1)因其卓越的電學(xué)性質(zhì)被視為是目前最具前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一。近年來,優(yōu)化LiyLi1+xTi2-xO4的電學(xué)性能以及探索LiyLi1+xTi2-xO4在其他領(lǐng)域的應(yīng)用是科學(xué)研究的兩個(gè)熱點(diǎn)問題。本論文以四種典型的鈦酸鋰化合物L(fēng)iTi2O4、Li4Ti5012、Li2Ti204和Li7Ti5O12為研究對象,利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算的方法,理論研究四種鈦酸鋰化合物的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì),考察點(diǎn)缺陷以及過渡金屬元素對鈦酸鋰化合物母體材料電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)的影響,探索能夠有效提高鈦酸鋰負(fù)極材料電學(xué)性能的方法,并積極尋求鈦酸鋰化合物在光學(xué)材料方面的應(yīng)用可能。首先,通過第一性原理計(jì)算理論研究了 LiTi2O4、Li4Ti5O12、Li2Ti2O4和Li7Ti5O12的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì),其中光學(xué)性質(zhì)包括復(fù)介電函數(shù)ε(cω)、吸收譜α...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈦酸鋰化合物的研究進(jìn)展
        1.2.1 鈦酸鋰化合物的合成方法
        1.2.2 鈦酸鋰化合物的性能改善
        1.2.3 鈦酸鋰化合物的光學(xué)性質(zhì)
    1.3 本課題的研究意義和研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 理論基礎(chǔ)與研究方法
    2.1 多粒子體系的Schrodinger方程
        2.1.1 絕熱近似
        2.1.2 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交換關(guān)聯(lián)能
            2.2.3.1 局域密度近似(LDA)
            2.2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.2.4 平面波贗勢方法
    2.3 Castep軟件簡介
    參考文獻(xiàn)
第三章 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)
    3.1 理論模型和參數(shù)設(shè)定
        3.1.1 理論模型
        3.1.2 參數(shù)設(shè)定
    3.2 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的電子結(jié)構(gòu)
    3.3 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的電學(xué)性質(zhì)
    3.4 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的光學(xué)性質(zhì)
        3.4.1 復(fù)介電函數(shù)ε(ω)
        3.4.2 吸收譜α(ω)
        3.4.3 折射率n(ω)和消光系數(shù)k(ω)
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 摻雜點(diǎn)缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O4

    4.1 理論模型和參數(shù)設(shè)定
        4.1.1 理論模型
        4.1.2 參數(shù)設(shè)定
    4.2 摻雜點(diǎn)缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的電子結(jié)構(gòu)
        4.2.1 晶體結(jié)構(gòu)
        4.2.2 能帶、態(tài)密度和電子密度分布
    4.3 摻雜點(diǎn)缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的電學(xué)性質(zhì)
    4.4 摻雜點(diǎn)缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的光學(xué)性質(zhì)
    4.5 本章總結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 摻雜過渡金屬元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄

    5.1 理論模型和參數(shù)設(shè)定
        5.1.1 理論模型
        5.1.2 參數(shù)設(shè)定
    5.2 摻雜過渡金屬元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的電子結(jié)構(gòu)
    5.3 摻雜過渡金屬元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的電學(xué)性質(zhì)
    5.4 摻雜過渡金屬元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的光學(xué)性質(zhì)
    5.5 本章總結(jié)
    參考文獻(xiàn)
工作總結(jié)與展望
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果與獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3848797

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