镍镁掺杂LiFePO4的电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究锂离子电池正极材料LiFePO4掺杂Ni和Mg的电子结构。结果表明:Ni氧化物的电子结构和能量性质受d轨道中电子影响,用于掺杂改性时,结构稳定,带隙降低使电子电导率增加,充放电速率提高;Mg掺杂改性时,当掺杂在Li位时,带隙和总能均降低,同时Li离子的扩散运动也提高,有利于改性,而在Fe位掺杂时,费米面附近Fe-d轨道中电子影响能带,使带隙增加,不利于电子电导,键的布居分析也表明Li—O共价性增强,不利于离子扩散,即不利于改性。因此,通过掺杂可对LiFePO4的微观结构产生影响,从而影响其电化学性能,但这种微观结构主要受d轨道中电子运动对费米面附近能带的影响,而与掺杂离子的化合价和半径无关。     

S掺杂2H-CuGaO2结构与性能的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法,研究不同浓度S掺杂对2H-CuGaO₂能带结构和电子特性的影响规律。结果表明,掺杂后2H-CuGaO₂仍是间接带隙半导体,且带隙值随着掺杂浓度增加而增加;掺杂过程形成费米能级,对2H-CuGaO₂导电性产生影响。     

氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构与光学性质的第一性原理计算

用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构和光学性质。研究了氮掺杂对TiO2能带带隙的影响,计算结果表明,随着N的掺入,TiO2能带间隙减小,同时TiO2由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,电子跃迁的几率增大。掺杂N之后,TiO2的静态介电常数变小,同时在介电函数中,虚部在低能量处就出现峰值。     

Nd掺杂金红石TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用密度泛函平面波超软赝势方法,系统研究了Nd掺杂前后金红石相TiO2的电子结构变化,计算结果表明:Nd掺杂使TiO2的电子态发生重新分布,分能带明显增加;在导带的下方出现了一些新的电子态,分波态密度的结果进一步证实,这些新的态归属于Nd 4d轨道;金红石TiO2的带隙引Nd 4f态的引入而明显降低,并导致材料的带隙减小;Nd掺杂前后金红石相TiO2的紫外-可见漫反射光谱的测试结果表明Nd掺杂TiO2的紫外可见吸收光谱发生红移。     

金属原子(Li/K)掺杂对NaMgH3体系放氢性能影响的理论研究

通过密度泛函理论研究了NaMgH_3和M(Li/K)替代部分Na体系的电子结构和放氢热力学性质。计算了掺杂体系沿着4条可能的反应路径的反应焓,表明掺杂体系以反应M_xNa_(1-x)MgH_3→xMH+(1–x)NaH+Mg+H_2放氢的可能性最大。Li替代部分Na后降低了体系的反应焓,改善了体系的放氢热力学性能;而K掺杂体系的反应焓变化不明显。通过对电子态密度和键布局的分析表明:Li的掺入降低了离子对价带的贡献,同时减弱了Li与H之间的相互作用,这有利于体系放氢。计算Li在不同掺杂浓度下的反应焓,表明随着Li掺杂量的增加,掺杂体系放氢热力学性能逐步改善,但Li的掺杂量不能超过50.00%。     

Ni掺杂CoFe_2O_4晶体电磁性质的第一性原理研究

尖晶石型钴铁氧体因具有良好的电磁性质,广泛应用于电子装备、微波装备及高密度磁存储等领域。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法,结合广义梯度近似(GGA+U),系统研究不同Ni掺杂量对CoFe_2O_4晶体结构、电子结构和磁性能的影响。结果表明:Ni离子倾向于占据八面体位置且随着Ni掺杂量的增加,晶格常数呈递减趋势。通过电子结构分析表明,带隙随着Ni掺杂量的变化而变化,大部分都呈绝缘体,且存在强烈的3d-2p轨道杂化。磁性能依赖于Ni掺杂量,随着Ni掺杂量的增加,晶格中的原子磁矩变化不明显,但总磁矩呈线性递减趋势,这主要是因为Ni离子最外层的3d未配对电子数与Co离子最外层3d未配对电子数不同,因而对磁性能的影响较大。     

稀土元素掺杂AgSnO_2触头材料的第一性原理理论研究（英文）

AgSnO_2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO_2具有较高的热稳定性。但是,SnO_2是一种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO_2触头材料的电阻较大。通过对SnO_2进行掺杂,使SnO_2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO_2的电性能。采用第一性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO_2和掺杂SnO_2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比。晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO_2引起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关。能带结构表明,稀土掺杂可使Sn O_2的导带向低能端移动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小。电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO_2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大。     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

Bi2Se3薄膜及Pb掺杂电子结构变化的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势方法,研究Bi2Se3从块体到薄膜的电子结构变化特性. 通过分析材料的原子位置以及电子间相互作用,具体探讨块体、双层和单层薄膜及单层Pb掺杂薄膜的能带结构、态密度等.计算结果表明,这几种材料的价带和导带主要由原子的p态构成,同时由于Bi（Pb）的6s轨道态对价带顶的影响,它们的带隙类型随着材料结构的变化,发生从直接带隙到间接带隙的转变,此外Pb掺杂单层薄膜后产生的Se(1／)层对其电子结构的变化有重要影响.     

Bi_2Se_3薄膜及Pb掺杂电子结构变化的第一性原理（英文）

利用第一性原理平面波赝势方法,研究Bi_2Se_3从块体到薄膜的电子结构变化特性。通过分析材料的原子位置以及电子间相互作用,具体探讨块体、双层和单层薄膜及单层Pb掺杂薄膜的能带结构、态密度等。计算结果表明,这几种材料的价带和导带主要由原子的p态构成,同时由于Bi(Pb)的6s轨道态对价带顶的影响,它们的带隙类型随着材料结构的变化,发生从直接带隙到间接带隙的转变,此外Pb掺杂单层薄膜后产生的Se(1’)层对其电子结构的变化有重要影响。     

Synthesis of LiFePO4/C composite electrode with enhanced electrochemical performance

1 INTRODUCTION The ever-growing demand for portable batter- ies with high energy density is exerting pressure for the development of advancedlithium-ion batter- ies . Commercial Li-ion batteries rely on the appli- cation of one of the well-known lithiuminsertion hosts ,i .e . LiCoO2, Li Mn2O4and Li Ni O2. How- ever the high cost of cobalt resource ,low specific capacity of Li Mn2O4and Li Ni O2is known to be difficult to synthesize and its multi-phase reaction during electrochemical …     

Optimized synthesis technology of LiFePO4 for Li-ion battery

The influence of factors of the carbon black content, sintering temperature, sintering time, molar ratio of Li to Fe, as well as the electrochemical properties of LiFePO4 for lithium ion battery were studied. The only technology was obtained by using range analysis through Latin orthogonal experiment of L4^4 (16). The results show that the optimization synthesis technology of LiFePO4 is content of 5% doping carbon, sintering temperature of 700℃,molar ratio of Li to Fe of 1.03 : 1 and sintering time of 16 h. The optimized cathode synthesis techniques can make LiFePO4 have good electrochemical properties.     

化学沉淀法制备掺杂磷酸铁锂的结构和性能研究

用化学沉淀法制备了Mg^2＋、Al^3＋、Ti^4＋、V^5＋和Ni^2＋掺杂的磷酸铁锂，用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能，用x射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明，少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能，其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时，放电比容量在120mAh／g以上，循环20次后容量保持率在80％以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在，并占据锂的位置，改变了晶体中原子间距离和位置，引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加，形成了有利于锂离子脱嵌的结构。     

Influence of Helium on Microstructure and Electrochemical Properties of LiFePO4 Thin Films Electrodes

提出利用氦渗透法优化LiFePO4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81o的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO4材料中的扩散路径（[010] 方向）。这表明含氦LiFePO4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

Li_(0.97)Al_(0.01)FePO_4正极材料性能研究

选用廉价易得的Al(OH)_3为掺杂铝源,制备掺杂量为x=0.01(计量数)的Li_0.97Al_0.01FePO_4和纯LiFePO_4正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.经过与LiFePO_4标准谱图对照,Li_0.97Al_0.01FePO_4样品的主要晶相为橄榄石结构的磷酸亚铁锂.在室温,0.1 C倍率恒电流充放电条件下,Li_0.97Al_0.01FePO_4的首次放电比容量为134.0 mAh·g~(-1),且放电容量在前15次循环中非常平稳,后略有减少.第20次循环放电比容量达到129.21 mAh·g~(-1),与未掺杂LiFePO_4材料相比,表现出更高的比容量和优良的循环性能.     

多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

Cr掺杂LiFePO4导电性能的第一原理研究

基于第一原理方法,由广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论计算了Cr在Fe位掺杂的LiFePO4的电子结构,分析了不同掺杂量对品胞参数,体积和费米能的影响.掺杂Cr后,系统的态密度图中费米能级移入导带;费米能级附近的价带和导带的峰强度增强;能带结构图中最低空轨道与最高占有轨道之间的能隙变窄,从LiFePO4的0.75 e...     

锂离子电池新型LiFeSO_4F正极材料的研究进展

与LiFePO_4材料相比,LiFeSO_4F正极材料理论上具有更稳定的结构、更高的电压平台和离子电导率,有望成为动力锂离子电池的热门正极材料,具有更好的应用前景。介绍了LiFeSO_4F正极材料的结构,综述了近年来LiFeSO_4F正极材料的合成及掺杂改性方面的研究进展,重点对LiFeSO_4F正极材料的制备方法和掺杂进行了总结和探讨,并对LiFeSO_4F正极材料的发展前景进行了展望。