鋰-空氣電池相比鋰離子電池以及其他金屬-空氣電池而言,具有更高的能量密度,從而引發(fā)了研究者們廣泛的關(guān)注。而鋰-空氣電池的性能與實際放電產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、組成和物理化學(xué)特性密切相關(guān),但這些放電產(chǎn)物遠(yuǎn)未得到很好的證實。因此,鋰-空氣電池陰極放電產(chǎn)物的組成成分也是這一領(lǐng)域中非常重要的科學(xué)問題。長期以來,人們通常認(rèn)為鋰-空氣電池的陰極放電產(chǎn)物主要是Li₂O₂和Li₂O。然而,近年來有研究者對鋰-空氣電池放電產(chǎn)物的觀察中發(fā)現(xiàn)其陰極放電產(chǎn)物可能不止含有Li₂O₂和Li₂O,還可能存在其他結(jié)構(gòu)的鋰氧化合物,比如通過理論計算而提出的Li₃O₄結(jié)構(gòu),這也為本文研究新的鋰-空氣電池陰極放電產(chǎn)物提供了參考。本文主要基于第一性原理及量子化學(xué)計算手段,依據(jù)密度泛函理論探索并給出了兩種以往未知的鋰-空氣電池陰極放電產(chǎn)物L(fēng)i₃O₂可能的晶胞候選結(jié)構(gòu)。通過一系列對鋰-空氣電池陰極放電產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)搜索和理論計... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種電池的實際比能量與現(xiàn)有的鋰離子電池相比，金屬-空氣電池具有更高的比能量，因此可以說

湘潭大學(xué)2020屆碩士學(xué)位論文4V)，相對比能量約為3500Wh·kg-1(基于Li2O2放電時)。當(dāng)前社會上對儲能的需求也使其超過了鋰離子電池，并且鋰-空氣電池的發(fā)展極有可能導(dǎo)致能源大變革的可能性，這也使研究界深信其重要性。十年來，人們也進(jìn)行了大量的研究，旨在更深入地了解化學(xué)和電化學(xué)基礎(chǔ)，同時也為鋰-空氣電池的商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)[59-62]。1.2鋰-空氣電池的工作原理根據(jù)所用電解液的類型，鋰-空氣電池可分為四種類型：非水鋰-空氣電池，水性鋰-空氣電池，混合動力鋰-空氣電池和固態(tài)鋰-空氣電池，例如圖1.2所示[63-65]。本節(jié)介紹常見的鋰-空氣電池的工作原理、重要發(fā)現(xiàn)和存在的挑戰(zhàn)。圖1.2四種類型的鋰-空氣電池的示意圖結(jié)構(gòu)：(a)非水鋰-空氣電池；(b)水性鋰-空氣電池；(c)混合動力鋰-空氣電池；(d)固態(tài)鋰-空氣電池1.2.1非水鋰-空氣電池如圖1.2(a)所示為典型的非水鋰-空氣電池由鋰金屬電極，帶有活性材料的多孔空氣電極以及由鋰鹽在非質(zhì)子傳遞溶劑中制成的電解質(zhì)組成。為了防止鋰金屬電極和空氣電極之間的內(nèi)部短路，通常在它們之間使用多孔隔板(玻璃微纖維過濾器或丙烯膜)[66-71]。在早期，基于碳酸鹽的電解質(zhì)(例如碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯等)由于在鋰離

湘潭大學(xué)2020屆碩士學(xué)位論文24弛豫離子。而后，我們從輸出文件中篩選出能量較低的50個結(jié)構(gòu)，并對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)，在任務(wù)(1)(3)(4)中，雖然我們最初的設(shè)想是想要通過限定參數(shù)使其最終得到屬于正交晶系的晶胞，但是初始隨機(jī)生成的單胞可能屬于正交晶系這一具有較高對稱性的結(jié)構(gòu)，但經(jīng)過弛豫之后，這些具有高對稱性的結(jié)構(gòu)未必可以完全保持原有晶系，我們觀察到，有部分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了三斜晶系甚至單斜晶系這種對稱性不是很好的結(jié)構(gòu)。這里，我們首先對四次任務(wù)的前50號能量較低的候選結(jié)構(gòu)進(jìn)行篩選，并將各組的初末態(tài)所屬空間群以及各結(jié)構(gòu)的能量進(jìn)行了統(tǒng)計，見圖3.1和附表1。圖3.1任務(wù)(1)前50個能量最低結(jié)構(gòu)的空間群

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3289337