钛酸锂中锂离子嵌入脱出性质的研究及应用.doc

摘要： 本文回顾了锂离子电池近期的发展尤其是Li4Ti5O12作为负极材料的锂离子电池，其中包括的合成方法，表面改性以及所遇到的困难。然后是它的几何结构，电子结构和基于第一性原理用化学反应过渡态计算的在钛酸锂内锂离子嵌入和脱出的能量势垒。N型和P型Li4Ti5O12的电池单元具有不同的结构和电子特性，导致了不同的嵌入脱出通路和嵌入电压。锂离子在N型Li4Ti5O12中的扩散速率比较高，这表明它在锂离子嵌入和脱出过程中具有更快的速率。

关键词：锂离子电池；Li4Ti5O12；化学反应；过渡态；嵌入电压

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1引言-1

1.2 锂离子电池简介-1

1.2.1锂离子电池构件-1

1.2.2锂离子电池工作原理-2

1.2.3锂离子电池的优缺点-3

1.2.4锂离子电池电极材料-3

1.2.5 Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料的研究-4

1.3 锂电池存在的问题-11

1.3.1电解质的条件-12

1.3.2电极，电解质兼容性-12

1.4 本文所做工作-13

2 数据模拟研究方法-14

2.1计算软件和原理介绍-14

2.1.1 Materials Studio软件说明-14

2.1.2 CASTEP模块简介和原理说明-15

2.1.3 微动弹性带的方法（NEB）-17

2.2计算参数设定-18

2.2.1构建Li4Ti5O12结构图-18

2.2.2 计算运行-20

3 Li4Ti5O12中锂离子的嵌入脱出特性-22

3.1 本征，N型和P型Li4Ti5O12中锂离子的嵌入脱出特性-22

3.1.1 结构图-22

3.1.2 电子结构-23

3.1.3 化学反应过渡态-28

3.1.4 离子扩散率-30

3.1.5 平均嵌入电压-30

结论-32

致谢-33

参考文献-34