鋰離子電池碳負(fù)極儲鋰機(jī)理的研究.pdf

1、自從以石墨等碳材料代替金屬鋰作負(fù)極后,在世界范圍內(nèi)欣起了對鋰離子電池的理論和技術(shù)研究的高潮.該論文運(yùn)用量子化學(xué)第一原理性方法DV-Xα對碳材的儲鋰機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,從微觀上探討碳材的嵌鋰規(guī)律,以期指導(dǎo)碳負(fù)極材料的研究.研究表明:1)鋰離子在碳材中"吸"電子效應(yīng),一般是通過它所正對的苯環(huán)來從碳平面得到電子,形成帶部分電荷的鋰離子.2)石墨層間化合物C<,6>Li是經(jīng)典的儲鋰模型,計(jì)算表明鋰離子之間的相互作用較小,靜電排斥也比"鋰分

2、子"中的要小得多,是可以穩(wěn)定存在的.而C<,2>Li的儲鋰結(jié)構(gòu)過于緊密,無論是理論分析還是實(shí)驗(yàn)制備都是難以形成的.3)鋰離子可以在碳層邊緣發(fā)生嵌吸,而且含碳負(fù)離子越多的邊端對鋰離子越有穩(wěn)定作用.鋰離子嵌吸時與周圍的碳原子、氫原子形成了多中心多電子化學(xué)鍵.4)鋰離子平行于碳平面嵌入時,空間阻礙和靜電排斥都比垂于碳平面嵌入時小,初步認(rèn)為鋰離子嵌入以平行方式為主.平行嵌入實(shí)質(zhì)上是從邊端吸附到層間嵌套的過程.5)碳負(fù)極在充電時,很容易達(dá)到使鋰離