石墨烯-二氧化鈦復(fù)合物作為鋰離子電池負(fù)極材料的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)新型能源的開(kāi)發(fā)和研究日益強(qiáng)烈。目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料石墨理論容量偏低、循環(huán)穩(wěn)定性差，在高倍率和過(guò)充情況下易造成電池短路而發(fā)生爆炸，存在較大的安全隱患。因此開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)高性能鋰離子電池負(fù)極材料至關(guān)重要。本文采用密度泛函理論方法對(duì)石墨烯與金紅石型二氧化鈦復(fù)合物作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行了以下研究工作:
　　通過(guò)故障樹(shù)分析法定性分析鋰離子電池起火原因，提出控制此類(lèi)事故的預(yù)防途徑。
　　運(yùn)用MS軟件

2、構(gòu)建出石墨烯與金紅石型TiO2(110)、(100)面的復(fù)合模型，在此基礎(chǔ)上計(jì)算兩種復(fù)合體系的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，并畫(huà)出TiO2塊體與兩種復(fù)合體系的態(tài)密度圖，分析可知，石墨烯與金紅石型TiO2復(fù)合后呈現(xiàn)出金屬性，電子非局域化性和導(dǎo)電性能較TiO2有所提高;石墨烯與TiO2(100)表面的結(jié)合是相對(duì)穩(wěn)定的。
　　計(jì)算研究了單個(gè)鋰原子在石墨烯與TiO2復(fù)合模型中的吸附。具體模擬了單個(gè)鋰原子在兩種復(fù)合體系中的穩(wěn)定嵌鋰模型、平均嵌鋰電壓和

3、態(tài)密度，計(jì)算得出鋰原子在氧間隙位的吸附相對(duì)較穩(wěn)定，與石墨相比平均嵌鋰電壓較高，嵌鋰后作為鋰離子電池負(fù)極材料更加安全;相比TiO2的平均嵌鋰電壓，石墨烯與TiO2(110)面結(jié)合后有所增加，而與TiO2(100)面復(fù)合后變化很小，說(shuō)明石墨烯與前者復(fù)合后材料性能得到明顯改善，而與后者復(fù)合的協(xié)同效應(yīng)甚微。分析態(tài)密度圖得出復(fù)合物嵌鋰后較本體TiO2導(dǎo)電性增強(qiáng)。
　　對(duì)多個(gè)鋰原子在石墨烯與TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的嵌鋰性能進(jìn)行了模擬分析。計(jì)算比較了