為了滿足人們對(duì)能源的需求,新能源儲(chǔ)存裝置已經(jīng)成為科技發(fā)展的焦點(diǎn)。目前,高性能的Na/Li離子電池的研究和開發(fā)是當(dāng)前新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),其中Na/Li金屬負(fù)極由于具有超高理論比容量、低化學(xué)電勢(shì)而受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。但是,由Na/Li枝晶生長(zhǎng)(Na/Li晶核沿某些晶向生長(zhǎng)較快,導(dǎo)致形成具有樹枝狀的晶體,簡(jiǎn)稱枝晶)引發(fā)的電池安全問題一直是金屬Na/Li負(fù)極在實(shí)際應(yīng)用中的主要挑戰(zhàn)。為了設(shè)計(jì)高性能及安全可靠的鈉金屬負(fù)極,以用于可充電鈉金屬電池,當(dāng)前我們需要充分了解鈉金屬電鍍過程中金屬鈉枝晶的生長(zhǎng)機(jī)制。為此,我們采用密度泛函理論(DFT),來深入探討常見集流體(匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件,例如Cu、Al和單壁碳納米管SWCNT)上與鈉枝晶形成有關(guān)的基本因素。同時(shí),在該基礎(chǔ)上,我們還研究了SWCNT上含氧官能團(tuán)對(duì)Na以及Li枝晶形成的影響。主要結(jié)論如下:(1)我們研究了鈉原子在SWCNT表面、Cu(111)表面和Al(111)表面上的吸附行為及該過程中的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制,并比較了鈉二聚體的穩(wěn)定性。此外還對(duì)Cu、Al和SWCNT的“親鈉”性能和電子構(gòu)型進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于單個(gè)鈉原子的吸附,SWCNT、Cu和Al...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)述
        1.2.1 鋰離子電池組成及工作原理
        1.2.2 鋰離子電池負(fù)極材料
    1.3 鈉離子電池簡(jiǎn)述
        1.3.1 鈉離子電池的組成及工作原理
        1.3.2 鈉離子電池負(fù)極材料
    1.4 金屬鋰負(fù)極研究進(jìn)展
        1.4.1 鋰枝晶形成和生長(zhǎng)機(jī)理的研究
        1.4.2 抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的方法
    1.5 金屬鈉負(fù)極研究進(jìn)展
        1.5.1 鈉枝晶形成和生長(zhǎng)機(jī)理的研究
        1.5.2 抑制鈉枝晶生長(zhǎng)的方法
    1.6 碳納米管簡(jiǎn)述
        1.6.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
        1.6.2 碳納米管的應(yīng)用
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 薛定諤方程及其近似求解
        2.2.1 薛定諤方程
        2.2.2 Born-Oppenheimer近似和Hartree-Fock近似
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.3.3 雜化密度泛函
第三章 從原子尺度上論證不同集流體上影響鈉枝晶生長(zhǎng)的因素
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 “親鈉性”
        3.3.2 鈉二聚體的穩(wěn)定性
        3.3.3 空位缺陷的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 SWCNT上的含氧官能團(tuán)對(duì)鈉/鋰枝晶形成的影響
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 對(duì)鈉枝晶的影響
        4.3.2 對(duì)鋰枝晶的影響
    4.4 本章小結(jié)
總結(jié)
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望與不足
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：3797538