本書以聚陰離子型鋰離子電池的制備為主線，介紹了常見的聚陰離子型鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、電極和電解液構(gòu)成，以及全電池的表征，著重介紹了相關(guān)的第一性原理計算在聚陰離子型鋰離子電池電極設(shè)計中的應(yīng)用。
本書適合從事鋰離子電池開發(fā)的技術(shù)人員參考。
常龍嬌，1985年4月生，工學(xué)博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。入選國家科技專家?guī)鞂＜遥?021年）、教育部學(xué)位中心學(xué)位論文評審專家（2022年）等。主要研究領(lǐng)域：能源轉(zhuǎn)換與存儲材料（鋰/鈉/離子電池正負極材料、碳基材料），冶金行業(yè)大宗固體廢棄物綜合利用。目前已主持國家自然科學(xué)基金1項、遼寧省自然科學(xué)基金項目1項、遼寧省教育廳項目1項、東北大學(xué)電介質(zhì)與電解質(zhì)功能材料重點實驗室開放課題1項，作為主要參與人參與973項目1項、國家自然科學(xué)基金項目3項、獲河北省科技進步獎1項。
第1章聚陰離子型鋰離子電池概述1
1.1引言1
1.2鋰離子電池概述2
1.2.1鋰離子電池的發(fā)展趨勢2
1.2.2鋰離子電池的構(gòu)成3
1.2.3鋰離子電池的工作原理4
1.2.4鋰離子電池正極材料的分類6
1.3聚陰離子型正極材料8
1.3.1磷酸鹽化合物8
1.3.2硅酸鹽化合物21
1.3.3氟化磷酸鹽化合物26
1.3.4硼酸鹽化合物27
1.4第一性原理27
1.4.1第一性原理概述27
1.4.2第一性原理在鋰離子電池中的應(yīng)用28
第2章第一性原理計算29
2.1第一性原理的理論基礎(chǔ)29
2.1.1多粒子體系的哈密頓量29
2.1.2波恩-奧本海默（Born-Oppenheimer）近似30
2.1.3哈特里-�？耍℉artree-Fock）近似32
2.1.4密度泛函理論34
2.1.5交換關(guān)聯(lián)泛函36
2.2充放電模型37
2.3計算實際操作38
2.3.1VASP軟件簡介38
2.3.2計算細節(jié)與方法39
第3章聚陰離子型Li2Fe1-xMnxSiO4正極材料第一性原理計算41
3.1引言41
3.2Li2FeSiO4的第一性原理研究42
3.2.1Li2FeSiO4材料的晶體結(jié)構(gòu)分析42
3.2.2Li2FeSiO4的電子結(jié)構(gòu)47
3.2.3Li2FeSiO4的布居48
3.3過渡金屬Fe位摻雜Li2FeSiO4的第一性原理研究51
3.3.1Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系模型的構(gòu)建51
3.3.2Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性53
3.3.3Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的能帶57
3.3.4Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的態(tài)密度58
3.3.5Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的電荷密度64
第4章聚陰離子型鋰離子電池材料的表征66
4.1聚陰離子型化合物的表征66
4.1.1X射線衍射66
4.1.2掃描電子顯微鏡66
4.1.3傅里葉變換紅外光譜67
4.1.4熱分析68
4.1.5透射電子顯微鏡69
4.1.6原子力顯微鏡69
4.1.7Rietveld晶體結(jié)構(gòu)解析和精修70
4.2電極材料的表征72
4.2.1電極制備及扣式電池組裝72
4.2.2充放電測試73
4.2.3循環(huán)伏安測試74
4.2.4電化學(xué)阻抗譜測試74
第5章兩段焙燒法制備聚陰離子型Li2MnSiO4/C正極材料75
5.1引言75
5.2Li2MnSiO4/C正極材料的兩段焙燒法的合成75
5.2.1前驅(qū)體的制備75
5.2.2正極極片制備76
5.3正極材料性能分析76
5.3.1前驅(qū)體的熱重分析76
5.3.2焙燒溫度對Li2MnSiO4/C材料的影響77
5.3.3焙燒時間對Li2MnSiO4/C材料的影響80
5.3.4碳包覆量對Li2MnSiO4/C材料的影響83
5.3.5最佳條件下制備的Li2MnSiO4/C材料性能87
5.4小結(jié)91
第6章水熱法合成碳復(fù)合聚陰離子型LiMnPO4正極材料92
6.1LiMnPO4正極材料概述及研究現(xiàn)狀92
6.2沉淀法制備Li3PO4的工藝與材料特性93
6.2.1沉淀法制備Li3PO4的正交實驗93
6.2.2H3PO4濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響95
6.2.3酸入堿速度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響98
6.2.4LiOH濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響100
6.2.5反應(yīng)溫度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響101
6.2.6沉淀法制備空心球形Li3PO4的熱分析和物相化分析105
6.3水熱法合成碳復(fù)合LiMnPO4的工藝、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能107
6.3.1水熱法制備LiMnPO4/C的正交實驗107
6.3.2反應(yīng)時間對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)及性能的影響110
6.3.3反應(yīng)物濃度對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響113
6.3.4醇水體積比對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響117
6.3.5反應(yīng)溫度對LiMnPO4/C的結(jié)構(gòu)與性能的影響120
6.3.6高電壓正極材料LiMnPO4/C的物相及性能研究124
6.4小結(jié)128
第7章離子液體熱合成法合成聚陰離子型LiFePO4正極材料129
7.1引言129
7.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的合成130
7.2.1尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的物化表征132
7.2.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的電化學(xué)性能表征134
7.3季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的合成137
7.3.1季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的物化表征139
7.3.2季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的電化學(xué)性能表征141
7.4小結(jié)143
參考文獻145
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