<Emphasis Type="Italic">Ab initio</Emphasis> study of the effects of Ag/Mn doping on the electronic structure of LiFePO<Subscript>4</Subscript>

Based on density functional theory （DFT） of the first-principle for the cathode materials of lithium ion battery, the electronic structures of Li（Fe1-x）PO4 （Me = Ag/Mn, x = 0-0.40） are calculated by plane wave pseudo-potential method using Cambridge serial total energy package （CASTEP） program. The calculated results show that the Fermi level of mixed atoms Fe1-xAgx moves into its conduction bands （CBs） due to the Ag doping. The Li（Fe1-xAgx）PO4 system displays the periodic direct semiconductor characteristic with the increase of Ag-doped concentration. However, for Fe1-xMnx mixed atoms, the Fermi level is pined at the bottom of conduction bands （CBs）, which is ascribed to the interaction between Mn（3d） electrons and Fe（4s） electrons. The intensity of the partial density of states （PDOS） near the bottom of CBs becomes stronger with the increase of Mn-doped concentration. The Fermi energy of the Li（Fe1-xMnx）PO4 reaches maximum at x = 0.25, which is consistent with the experimental value of x = 0.20. The whole conduction property of Mn-doped LiFePO4 is superior to that of Ag-doped LiFePO4 cathode material, but the structural stability is reverse.     

Effect of Polyaniline on Electrochemical Performance of LiFePO_4

1 Introduction LiFePO4 has received much attention as a kind of next-generation cathode materials for lithium ion batteries. To improve its electrochemical performance, researchers have been working to overcome two major disadvantages of LiFePO4 such as the low electrical conductivity and the small Li-ion diffusivity. The latter can be solved by reducing the particle size while the former can be improved by coating a layer of carbon on the surface of LiFePO4 particles[1]. More researchers have carried o...     

喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料

采用机械液相活化结合喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料,并用该材料制备容量为10A.h的动力电池.通过X-射线衍射、扫描电镜、振实密度和电导率测试对材料的物理性能进行综合分析,采用循环伏安、循环寿命和不同倍率下充放电性能测试对电池进行电化学研究,由过充、冲击、针刺等实验检测电池的安全性.结果表明:该材料晶型完整、颗粒均匀、振实密度高、导电性好;制备的单体动力电池在1.0倍率下循环150次后容量保持率仍然超过98%,大倍率充放电性能好,且安全性较高.     

不同锂盐电解液对磷酸亚铁锂电化学性能的影响研究

目的研究LiFePO4在不同锂盐电解液体系中的电化学性能。方法采用恒电流充电、放电和循环伏安方法来进行相关研究。结果在不同锂盐(LiClO4、LiBF4以及LiPF6)和不同碳酸酯混合溶剂(EC-DEC、EC-DMC或者PC-DMC)所组成的电解液中,电极材料在1 M LiClO4/EC-DMC和1 M LiPF6/EC-DMC电解液中的电化学性能较好。其中在1 M LiClO4/EC-DMC电解液中充放电容量最高,而在1 M LiBF4/EC-DMC电解液中的充电、放电容量最低。结论锂盐本身及电解液的电导率对磷酸亚铁锂电化学性能有较大的影响。     

Na,As共掺杂锂离子正极材料LiFePO4的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性计算方法,研究了LiFePO4中Li、P位替位掺杂Na、As时的电子结构. 计算表明:少量掺杂并未整体改变LiFePO4电子结构,但可以调整体系中占主导地位的PO键、FeO键之间的相互作用,从而改善材料的特性;共掺杂体系的带隙宽度减小、嵌锂电位略微下降,掺入的Na、As未阻塞锂离子的一维通道.     

不同锂源和碳源对RAPET法合成LiFePO_4/C的影响

以自制的磷酸铁作为铁源和磷源,用高温自生压力法（即RAPET法）合成了LiFe-PO4/C复合材料,分别比较了以葡萄糖、蔗糖或柠檬酸为碳源和以碳酸锂或氢氧化锂为锂源所得LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和充放电测试等方法,分别对样品的晶型和电化学性能等进行了表征和分析。结果表明：以柠檬酸为碳源、碳酸锂为锂源制备的LiFePO4/C复合材料电化学性能更优异,首次放电比容量达到166.1mAh/g。     

LiFePO4/C复合材料的制备和性能研究

采用溶胶凝胶法对原料进行了混合,在氮气保护下利用固相反应烧成了LiFePO4/C复合材料.XRD衍射分析表明,烧成温度和碳源引入量对LiFePO4/C的结晶度有较大的影响,在650～700 ℃范围内烧成的LiFePO4/C结晶完整;当碳源引入量超过20%时,LiFePO4/C衍射峰强度下降.SEM电镜观察到,烧成的LiFePO4/C晶粒细小,大小均匀,晶粒尺寸为100 nm左右.以烧成的LiFePO4/C复合材料作为正极材料进行充放电测试,发现碳源对首次放电容量有较大的影响,分别以乙炔黑、蔗糖和葡萄糖作为碳源时,0.1 C倍率下首次放电容量分别为120,135,162 mA·h/g.对以葡萄糖为碳源烧成的LiFePO4/C复合材料进行放电倍率测试,研究结果表明,该复合材料具有优异的大电流充放电性能.在1 C和3 C高倍率下首次放电容量为0.1 C倍率下放电容量的90%和80%.     

Synthesis,Characterization and Properties of LiFePO_4/C Cathode Material

0Introduction SincePadhietal[1]foundlithiumironphosphate(LiFe PO4)couldbeusedascathodematerialforthelithiumionbatteries,manyresearchgroupshavebeendevotedtoim provingtheperformanceofthismaterial[26].Theythought thatLiFePO4isoneofthemostpromisingcathodemate…     

掺杂聚合物电解质膜性能

以型号为Kynar2801的PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙稀共聚物)为基质,制备了掺杂微米TiO2粉体的聚合物锂离子电池用多孔电解质隔膜,并采用SEM、XRD、交流阻抗法以及充放电测试等测试手段研究分析该电解质膜的物理及电化学性能. 实验结果表明:掺入质量分数6.5%的微米TiO2聚合物电解质膜的室温离子电导率为1.66×10-3S·cm-1,拉伸强度为2.78MPa;在以掺杂电解质膜为隔膜的锂离子电池中,分别以28,70,140,280mA·g-1的电流密度放电时,正极材料LiCoO2的放电容量分别为140.6,127.48,120.25,99.17mAh·g-1.     

First-principles study of the effects of Si doping on geometric and electronic structure of closed carbon nanotube

The effects of Si doping on geometric and electronic structure of closed carbon nanotube （CNT） are studied by, a first-principles method, DMol. It is found that the local density of states at the Fermi level （Er） increases due to the Si-doping and the non-occupied states above the Er go down toward the lower energy range under an external electronic field. In addition, due to the doping of Si, a sub-tip on the CNT cap is formed, which consisted of the Si atom and its neighbor C atoms. From these results it is concluded that Si-doping is beneficial to the CNT field emission properties.     

两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响

采用磷酸铁锂作为正极材料,分析两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响.结果显示采用阶梯式化成的锂离子电池正极材料的比容量要比阶梯式化成的比容量高3 mAh/g左右,并且整个电池的充放电效率也要略高.从SEM图,没有发现不同,但是从XPS分析,阶梯式化成后锂离子电池负极CMS表面Li+含量明显要比恒流式化成要高,并且F和P峰明显要比恒流式化成更加复杂.     

典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型研究

温度是影响电池性能的重要因素之一。本文对典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型进行研究。通过大量的试验得出了磷酸铁锂电池充放电特性曲线,在此基础上建立了PNGV模型。应用混合脉冲功率性能测试试验(HPPC)对典型温度下模型参数进行了辨识,分析了典型温度下模型参数的变化规律。最后应用基于北京公交的纯电动客车用动力电池动态测试工况(BBDST)对模型进行了验证。验证结果表明PNGV模型在一定程度上能够反映磷酸铁锂电池的特性。同时,该模型在磷酸铁锂电池上的应用也存在一定的累积误差。     

BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了不同带宽下BN纳米带的几何结构与电子性质。研究结果表明：随着带宽的增大,BN纳米带边缘发生形变,键角增大,B-B键键长增大,当带宽约为1.7nm时,B-B键发生断裂;电子性质研究表明：随带宽减小,最高占据轨道(HOMO)/最低非占据轨道(LUMO)能隙减小。对电子态密度(DOS)及赝能隙分析表明：BN纳米带带宽越小在费米能级处DOS越大,且赝能隙越小,这和GNR比较相似,说明BN纳米带越窄电子越容易从价带向导带跃迁。     

正交相铌酸钾( KNbO3)电子能带结构以及介电和铁电性能的第一性原理研究

利用基于密度泛函(DFT)的第一性原理,计算正交相KNbO3的电子能带结构、复介电频谱图和自发极化,得到KNbO3电子能带结构、介电常数以及自发极化,同时得到Nb、O、K各原子之间的成键关系,以及它们在电子能带结构、介电常数和铁电性能中的不同作用,并从理论上分析其介电常数随频率变化以及铁电性能产生的原因.     

聚苯胺在LiFePO_4/C正极中的双重功能

锂离子电池(LIB)中正极活性材料的导电率σ都很低,要减小正极的极化程度,增大活性材料的比充、放电容量和充、放电电流密度,最有效方法之一是选用高导电率的导电剂,与粘结剂混合在一起在正极中组成良好的导电网络.测试结果表明:聚苯胺(PAn)的导电率(σPAn=18.39 S/cm)大于正极中常用导电剂乙炔黑(AB)的导电率(σAB=7.77 S/cm).以PAn作为正极活性材料,不添加其他导电剂,对其进行恒电流充、放电试验(电流密度I=15 mA/g)时,其第3循环的比放电容量D3=60.8 mAh/g,充、放电效率η3=94.56%,试验结果表明:PAn在正极中兼有导电剂和活性材料的功能.以LiFePO4/C含碳复合材料作为正极活性材料,以PAn替代AB作为导电剂进行了恒电流充、放电试验,在电流密度为15 mA/g,30 mA/g,45 mA/g,60 mA/g,75 mA/g,90 mA/g和120 mA/g时,LiFePO4/C的比充、放电容量都增加了,表明正极的极化程度减小了.正极在经过较大电流密度(120 mA/g)充、放电后,再以小电流密度(15 mA/g)进行充、放电时,比充、放电容量几乎没有变化,表明经大电流(120 mA/g)充、放电后LiFePO4/C的贮锂结构没有变化.     

由羟基磷酸铁制备的磷酸铁锂用于锂离子电池正极材料的性能研究

为了实现废物循环利用及节能减排,以磷化工副产物磷铁废渣、磷酸、过氧化氢为原料合成了羟基磷酸铁进而制备了磷酸铁锂,并采用多种测试方法对产物进行了分析.实验结果表明,当磷酸/过氧化氢配比为1.2/1时合成的羟基磷酸铁的结晶度最好,由其制备的磷酸铁锂首次放电容量可达151.6 m Ah/g,库仑效率达93%.同时,实验过程实现了零污染、低成本,为磷酸铁锂正极材料制备提供了新方向.     

高压下GaAs的电子结构的从头计算

应用密度泛函理论从头计算了不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的电子结构，得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量、键长和能带结构等性质，并且获得了直接带隙结构向间接带隙结构转化的临界压强为8.65GPa, 与实验值符合得很好，结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的电子结构以及电学性质.     

高压下GaAs的电子结构的从头计算

应用密度泛函理论从头计算了不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的电子结构,得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量、键长和能带结构等性质,并且获得了直接带隙结构向间接带隙结构转化的临界压强为8.65 GPa, 与实验值符合得很好,结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的电子结构以及电学性质.     

2,4,6-TNT晶体电子结构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFr)对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)晶体的分子结构及电子结构进行了理论研究,探讨了TNT晶体的分子结构以及费米能附近的能带结构和原子的投影态密度(PDOS),并分析了TNT分子间的相互作用以及分子内和分子问的氢键作用.同时还利用Gaussian98程序包对单个TNT分子结构进行了B3P86/6-31g**水平的优化计算,分析了单个TNT分子和晶体中TNT分子的差异.     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。