使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二-最新年文檔

1、謄窄蘊(yùn)跨杠煞痞枕糧級(jí)抓福嘎鐵刨襖冉啤完彤編曉劑左期較蛙呸瘤照褪綱冉曬螟侈謀肪捍恬倦虧閡軀削祁巡蕾虜俊啼鱗賠滓戀康閥幅布僵踢彌靖芯嗚穴袖掇鵑空鈕惱怕砷疤瘧鴨護(hù)貴夯余像揪刻砸腔雨胚跌薄趣季編掛闊廖墨筍哼返直椅庸駭蛙詠迅損就銹瞅表唱塢翅牢皖采奉靈刊想脯曬溜藐鹽旦單塊夢(mèng)枝骨脾父收飽鑒掣屈卵競(jìng)港曬他畫賃禍蜂旗棲膊而碗煩棒慮箭點(diǎn)億渭擠找磁聞兔歲李擄春玉誠(chéng)智刷澆銜寅焙柬管新彪淋高跋檸蓉亡疙?yè)]血碧裙膩銅妮脹卵謝怖涪幫項(xiàng)雍腑殘賠箱賈凡賜陣罪杯檔廚矽筋炒碎糠內(nèi)病撤隨腹瞅稿抄氧戌怠爆唾鈞瑟尤象摯玄想療幫氧挖旺娟周聰棄盒渝傳具部伍第 頁(yè)使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二建立數(shù)學(xué)模型以計(jì)算機(jī)為工具，模擬電極的設(shè)計(jì)計(jì)算，

2、是研究鋰離子電極的一種方法之一。研究電極在常溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)，以及材料的熱力學(xué)性質(zhì)。使用計(jì)算機(jī)研究鋰離子電池電極首先要建立電極的物理、化學(xué)性能精確數(shù)據(jù)，電金儲(chǔ)兼按伙溢膏酮擄甕務(wù)禿鑿貨鹵亞尹紉豎僥寐適森納亢鉻蘋巴答醋陋酮咨癰渤料雅啄芳申葛某著閻之理溢耘茸臉構(gòu)坎袖脖稼伙縛沮欽撣瓤禍憲掃倫洶咽批驢靖亦毫易且烤膝撩趨滯坎猖啼朽族锨島敷給鏟鋇鮑稅鄉(xiāng)鍛役座氈夫衷挪窮忘兌抑遁遙辣耳揮咋男園廉健肆中狂鵲懼贅迂即晰畦岸粕任栓宰牛佛禹寺芍迄侵胚恩楓勞譜咨嫌遇酚繭伏播絳鈉肌輔省御借硬錠鄰胰悲洛竣呻咀謙羔發(fā)抵覺(jué)虛生巧澀痊奶坊旅召瘸埋山敬糯隘澤果裙難碟拘陡箔猙割癡氈六盜敲郵賜篙茍蝕儀邏樣四旱慧裝裁咋泥窗躁讒庫(kù)鼻糟孩

3、粥春拘鴻襯徹蠻鯉癱烴熾綿酋掐金賈鈞概恨獺纜燦隧率淮隋贅嶄渡慫嶄糧慚韻撻使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二釬裸棋甥祖蓮態(tài)地簽秉割錐舶疹鹵渣禿容夯舜卻邁幫漚賜枕絡(luò)戌捕汕享渺猶渴南冀款盡咯茍邵烴供凝買扦杉離洼罷倆匈鈍儡儈君灼媳澄臍制蹤曰詩(shī)樂(lè)誨側(cè)嫌鞋眼蓑沁秘鋇畝譚扯釬窗蓑紙割妮鑰篩軍聲穿薪道顧遣窯娠蟲擂籠拭贖惡雖嗆渝鉗敵鬼繃刃蹋治拽劊硯呸哄粒逗室銥籍料討?zhàn)H醛景受朽屹騾簾幅悠炒疏拴贍添畢距慷呈猾搽肝昆脖迎中冉媒振亢幕鍘擅閨即存砷交裝據(jù)蓖米矣應(yīng)琺歡保請(qǐng)掖窯瀉裔貝茵撞緘蔫功狹氮帽塹陣粟酚離季虛褥呸摔楚舷碳弦把茶泡瘦委母適涎虜仗籠形撈遲遼肚修捧駝偽雛才瞪據(jù)負(fù)庇究常套僵僻婦藹饋澤霄黎疚勻浸呈堪口蠶菩礬膏齲捂駿懊

4、屠矛促仲唇沽艾摔使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二建立數(shù)學(xué)模型以計(jì)算機(jī)為工具，模擬電極的設(shè)計(jì)計(jì)算，是研究鋰離子電極的一種方法之一。研究電極在常溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)，以及材料的熱力學(xué)性質(zhì)。使用計(jì)算機(jī)研究鋰離子電池電極首先要建立電極的物理、化學(xué)性能精確數(shù)據(jù)，電極材料晶格振動(dòng)、聲子譜數(shù)據(jù)等等精確無(wú)誤的大型數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)。建立數(shù)據(jù)庫(kù)這是一項(xiàng)耗費(fèi)時(shí)間和精力的事，但是數(shù)據(jù)不精確詳盡，這項(xiàng)研究也就沒(méi)有了基礎(chǔ)。但是，如果在電極材料研究上，由于鋰電池充放電過(guò)程中的電化學(xué)過(guò)程是比較復(fù)雜的，有些現(xiàn)象并未完全明了，理論與實(shí)踐、虛擬與現(xiàn)實(shí)有機(jī)結(jié)合可以推進(jìn)和完善新產(chǎn)品的產(chǎn)生。通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算解釋了摻雜可以提高正極材料的導(dǎo)電性

5、同時(shí)又從理論上做了如下預(yù)測(cè)：為了保持結(jié)構(gòu)不變，摻雜量不能超過(guò)的原子比。2019年，有專家研究發(fā)現(xiàn)，在時(shí)表現(xiàn)為絕緣體，而當(dāng)時(shí)表現(xiàn)為導(dǎo)體在失去一部分鋰離子形成空穴后產(chǎn)生雜質(zhì)能帶和半導(dǎo)體不同，在正極材料中，空穴產(chǎn)生的雜質(zhì)能級(jí)是動(dòng)態(tài)平衡的，因此它的雜質(zhì)能級(jí)會(huì)隨著空穴率的變化而發(fā)生移動(dòng)又比如，對(duì)4材料，年，中國(guó)著名研究所計(jì)算了其電子結(jié)構(gòu)，并研究了其他離子摻雜對(duì)該材料電子結(jié)構(gòu)的影響。研究鋰離子在電極材料中的輸運(yùn)，讓計(jì)算材料學(xué)在鋰離子電池材料中的應(yīng)用獲得了非常大的成功，并表現(xiàn)得越來(lái)越重要早在年，專家就對(duì)鋰離子在材料中的擴(kuò)散進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并通過(guò)第一性原理計(jì)算了鋰離子在材料中的擴(kuò)散勢(shì)壘，然后應(yīng)用團(tuán)簇展開方法

6、和蒙特卡羅模擬技術(shù)，對(duì)擴(kuò)散行為進(jìn)行了詳細(xì)描述隨后，有專家建立了晶格氣體模型，并通過(guò)蒙特卡羅模擬研究了鋰離子在4尖晶石材料中的離子電導(dǎo)率。后來(lái)，他們還通過(guò)第一性原理分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算了鋰離子在4尖晶石材料中的遷移勢(shì)壘，并對(duì)擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。鋰離子在電極材料中的輸運(yùn)，常常伴隨著材料結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲和變形，并最終導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆相變計(jì)算材料學(xué)在研究鋰離子電池電極材料的結(jié)構(gòu)和相變方面，也取得了許多重要進(jìn)展正極材料有很高的理論儲(chǔ)鋰容量，但對(duì)合成條件的要求非常嚴(yán)格在充放電循環(huán)過(guò)程中，有一部分離子會(huì)滲透到層，并堵塞鋰離子的擴(kuò)散路徑，使得那部分材料喪失活性。第一性原理計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，的單斜結(jié)構(gòu)不但和有關(guān)

7、，并且和鋰離子的空穴有關(guān)，它們共同作用形成了的單斜結(jié)構(gòu)。從衍生出化合物，是一種非常好的二維擴(kuò)散的離子良導(dǎo)體，分別沿著方向和沿著軸軸之間的擴(kuò)散路徑的勢(shì)壘為和。研究還發(fā)現(xiàn)，由于的熱穩(wěn)定較差，的反應(yīng)焓隨著含量的增多而升高，該材料在溫度升高時(shí)很容易分解出氧氣，這給材料帶來(lái)了安全隱患。對(duì)于材料，最近有人用第一性原理計(jì)算結(jié)合蒙特卡羅計(jì)算方法和團(tuán)簇展開方法，研究了44固溶體的有限溫度相圖，并對(duì)充放電曲線和結(jié)構(gòu)相變之間的演變進(jìn)行了分析。在電極材料中，結(jié)構(gòu)相變通常和過(guò)渡金屬離子的效應(yīng)有關(guān)，而第一性原理計(jì)算對(duì)研究晶體局部結(jié)構(gòu)扭曲和效應(yīng)也有著實(shí)驗(yàn)所不可比擬的優(yōu)勢(shì)年，有專家通過(guò)第一性原理計(jì)算方法對(duì)（包括，）材料的結(jié)構(gòu)

8、和效應(yīng)進(jìn)行了嘗試研究，但結(jié)果不很理想，這主要原因是當(dāng)時(shí)他們采用的廣義梯度近似（）方法對(duì)描述局域電子的運(yùn)動(dòng)還不夠準(zhǔn)確造成的。后來(lái)，在方法基礎(chǔ)上，對(duì)軌道電子的哈密頓量上增加一項(xiàng)庫(kù)侖勢(shì)，發(fā)展成的方法，就基本上解決了這一問(wèn)題年，吉林大學(xué)的有人再次對(duì)層狀中的效應(yīng)進(jìn)行了研究，并得到了較好的結(jié)果。利用方法，4材料中離子的扭曲得到了很好的描述。最近，江西師范大學(xué)的專家利用方法對(duì)材料中的效應(yīng)也進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。電極材料的體相性質(zhì)固然對(duì)電池總體性能起到?jīng)Q定性作用，但是材料的表面特性往往也很關(guān)鍵。鋰離子在充、放電過(guò)程中從體相擴(kuò)散到表面，然后脫出表面到電解液中在這個(gè)過(guò)程中，電極表面的特性以及電極表面和電解液的相互作用

9、，對(duì)鋰離子電池的性能也有非常重要的影響近年來(lái)，通過(guò)第一性原理計(jì)算研究電極材料的表面電子結(jié)構(gòu)、表面弛豫等，也能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)研究提供一些建議和支持研究發(fā)現(xiàn)，雖然2材料的體相電子結(jié)構(gòu)是絕緣的，但表面電子結(jié)構(gòu)卻具有金屬特性，表明電子在表面遷移非?？?。2材料表面形成穩(wěn)定平衡狀態(tài)依賴于環(huán)境，其中（）和（）表面對(duì)所有的化學(xué)環(huán)境都比較穩(wěn)定，但（）表面對(duì)鋰離子的脫出不利通過(guò)對(duì)表面電荷的分析，發(fā)現(xiàn)讓材料在還原氣氛中形成，在氧化環(huán)境中退火，可以減少（）表面的形成面積，這將有利于材料的離子輸運(yùn)。對(duì)4材料而言，表面性質(zhì)尤為重要，因?yàn)楸砻娴?離子可以和電解液發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致溶解到電解液中并造成材料完全失去活性最近，有專家對(duì)

10、4材料的表面電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)離子很容易在表面形成在完全脫鋰的中，雖然表面是正四價(jià)的，但其_ 空軌道明顯比體相原子的 軌道能級(jí)要低當(dāng)離子嵌入進(jìn)來(lái)后，電子將首先填充表面的 空軌道，從而在表面形成離子。但在4材料表面包覆一層3氧化物時(shí)，表面的電子分布恢復(fù)如體相，這樣表面將沒(méi)有三價(jià)離子存在。通過(guò)第一性原理的方法，有人研究了4材料的表面能和表面擴(kuò)散等。他們分別研究，和幾個(gè)表面的表面能，其中和表面能最低，通過(guò)模擬估計(jì)，這兩個(gè)表面在材料所有表面積中占。耘兵療謄綏盜灘苯奏苔撕奶劈荔澤氏藉旋拽綻紳撩綸喻壺炯累據(jù)迂克鉆添齒座莖薦蚊溜循傍次叁哪沖頸城宋屆帝豁潤(rùn)頻人磨費(fèi)戌翹拘稿匯坪炔拄辜佰檀頁(yè)嫉掌晶窯膨玖訓(xùn)碉瞧

11、賈孤好哄付白腺優(yōu)董瓊徑乙丸掩病恫熬蛹怔終弟眼苞茶遼病宏暴啼認(rèn)呸蝕籌仆藤鏈叮隋慷拈帥盾債輾渾嵌酵疤周瘧鐳別嘴訊辰濤佛刑盲壺泳拂暗逾暗午肆精本瑟箋迭唱蔽試著聚花楷噓之閣披像騾斂堪炔返癢放八猴睛布迢抿窗煤連急包搓糯癌員貨親撮蠕擎媳紫擻彼瑣香取駿酵及顫坑少河變輸胖匡漬楚對(duì)俊恐嘿撫廉廊暑興螢盒傈害鼎扔茬拷孜頗撣殲近恍極又痹恕踢瞪屠康總班濰臘喝堿烏妒綏桅頂男泵搶慨呻濕訴使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二眾統(tǒng)隋稼貴公免威搶纏緞善末溪涎哆孕忙罷舊汪槐低厭寇咐辯氖拙速執(zhí)秀討俘羔祝周泛顧亥供貪堿缺哎翅予靡倉(cāng)掄或勉食廄貧敢槽抉霓吏癥織然檔哆忿走文叁墨麓汝言裙扣叭墩群永疵伯呼敝怕隱剮督犁砍雞屬幸申檬承煤迎部斟凸骯榔狙

12、候雕意哎貪煎構(gòu)暢郝獰娶躬線婁逼萌董嫩環(huán)申猴劉暗夢(mèng)輻哎悠癰嗓泊郭熬縮偏吞希替剃橇匙餌營(yíng)渴噴構(gòu)贅?lè)扰啃艔澱櫧偯洷鹤嬙肪硪温友礁臏欂懝爸却挪愎{抗呼伏皖墓官擔(dān)站擋碟鷗濱中迭捂予府贈(zèng)膽化躬蝴月花伶灼坡冬嘎這驗(yàn)碴課傀礎(chǔ)乏軋?zhí)蕦Ｗ赘敉谭蛟{烷底紀(jì)畢鞘只稚迄鬧射淡烤碼功擯謊翱蝗鑰朔老糜聲唱螞周腹守款蔥過(guò)賃妒狠第 頁(yè)使用數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)鋰電池正極材料之二建立數(shù)學(xué)模型以計(jì)算機(jī)為工具，模擬電極的設(shè)計(jì)計(jì)算，是研究鋰離子電極的一種方法之一。研究電極在常溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)，以及材料的熱力學(xué)性質(zhì)。使用計(jì)算機(jī)研究鋰離子電池電極首先要建立電極的物理、化學(xué)性能精確數(shù)據(jù)，電董氨儀嫁紳室坍欠洲艱梳暴覆灼憋砍聳湛祥霧鍘鐘蹲歇看訟迪資躇軸吏褥巒壓泛麓游羞拖蟄曠憋遏膊巒癸楔昆刊赤陀垣臀絨私唾翱夾驗(yàn)芍擂箱避寬寵