硅酸盐正极材料充放电过程结构演化的动力学模拟研究
批准号:
11004165
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
19.0 万元
负责人:
吴顺情
依托单位:
学科分类:
A2014.凝聚态物理新兴与交叉领域
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
李益孝、胡春华、李瑞法、张鹏
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中文摘要
锂离子电池的电化学性能与其充放电(锂离子脱/嵌)过程中电极材料的锂离子扩散性质和结构演化动力学行为密切相关。本项目拟采用从头算分子动力学与经典分子动力学方法对锂离子电池硅酸盐正极材料(Li2MSiO4等)的离子输运和充放电过程结构演化及动力学行为进行系统模拟研究,阐明硅酸盐相关材料中的锂离子扩散机制,揭示掺杂对材料物性及电化学性能的影响;重点研究温度效应对材料结构稳定性、离子迁移及缺陷等性质的影响,探索这些性质与电极材料相关电化学性能的关系;同时,在原子和电子尺度上探讨和认识一些实验现象(如材料在充放电过程中的非晶化、结构相变等现象)的物理本质;为预测、设计及合成制备具有更好电化学性能的正极材料提供可靠的理论依据。
英文摘要
本项目结合第一性原理电子结构计算与动力学模拟方法,系统研究了锂离子电池硅酸盐正极材料(Li2MSiO4等)的结构、电子结构及离子输运等特性,并对Li2FeSiO4等电极材料充放电过程中的结构演化进行了系统地分析。从原子和电子的角度,分析和理解了硅酸盐正极材料充放电过程中的电压变化、结构相变等实验现象的物理本质,详细分析了Li2FeSiO4中高循环容量的可能性;同时,揭示了原始Li2MSiO4 (M = Mn, Fe, Co)材料及循环相变后的材料的锂离子扩散机制;探讨了硅酸盐正极材料中的替位/掺杂效应,特别是其对锂离子扩散及电子电导性质的影响,为硅酸盐正极材料改性以提高其电化学活性提供了一些可行的建议和方法;此外,在完成原计划研究目标的基础上,我们还拓展研究了氟化电极材料和层状材料潜在储能体系,以充实对项目中的“化学成分、晶体结构、与材料性能三者间的相互关系”的理解,为后续的电极材料计算模拟研究提供更全面的理论依据;并开始探索电极材料预测方法的开发及应用,希望能在后续的研究中对电极材料预测的方法与应用两方面有所突破,以更好发挥计算模拟研究在电极材料研究领域的作用。至今,本项目相关的正式发表文章17篇(SCI收录),并较好地完成了本项目的其他预期研究目标和结果。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Tunable band gap in half-fluorinated bilayer graphene under biaxial strains
双轴应变下半氟化双层石墨烯的可调谐带隙
DOI:10.1016/j.commatsci.2012.06.038
发表时间:2012-12
期刊:Computational Materials Science
影响因子:3.3
作者:Hu, C. H.;Zhang, Y.;Liu, H. Y.;Wu, S. Q.;Yang, Y.;Zhu, Z. Z.
通讯作者:Zhu, Z. Z.
Understanding the High Capacity of Li2FeSiO4: In Situ XRD/XANES Study Combined with First-Principles Calculations
了解 Li2FeSiO4 的高容量:原位 XRD/XANES 研究与第一原理计算相结合
DOI:10.1021/cm303685p
发表时间:2013-05-28
期刊:CHEMISTRY OF MATERIALS
影响因子:8.6
作者:Lv, Dongping;Bai, Jingyu;Yang, Yong
通讯作者:Yang, Yong
The structural stability and electronic properties of monolayer BC2N
单层BC2N的结构稳定性和电子性能
DOI:--
发表时间:2011-12
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:Gao Tan-Hua;Wu Shun-Qing;Hu Chun-Hua;Zhu Zi-Zhong
通讯作者:Zhu Zi-Zhong
Effects of Na Substitution on Li Ion Migration in Li2CoSiO4 Cathode Material
Na取代对Li2CoSiO4正极材料中Li离子迁移的影响
DOI:10.1149/2.065304jes
发表时间:2013
期刊:JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY
影响因子:3.9
作者:Zhang P.;Li X. D.;Yu S.;Wu S. Q.;Zhu Z. Z.;Yang Y.
通讯作者:Yang Y.
DOI:10.1016/j.ssc.2011.05.027
发表时间:2011-09-01
期刊:SOLID STATE COMMUNICATIONS
影响因子:2.1
作者:Hu, C. H.;Zheng, Y.;Zhu, Z. Z.
通讯作者:Zhu, Z. Z.
类地行星内部超高压下O-Fe-Mg-Si晶体结构与相图研究
- 批准号:12374015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53万元
- 批准年份:2023
- 负责人:吴顺情
- 依托单位:
氧化物固态电解质/电极界面特性与形成机制的计算研究
- 批准号:11874307
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:吴顺情
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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