锡钴合金间隙固溶模型的嵌锂第一性原理研究论文

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1、锡钴合金间隙固溶模型的嵌锂第一性原理研究李犇辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：____________导师签名：_____________年月日年月日分类号TM911学校代码10147UDC62密级公开硕士学位论文锡钴

2、合金间隙固溶模型的嵌锂第一性原理研究First-PrinciplesstudyonInterstitialSolidSolutionModeloflithiationpropertiesofCoSnAlloyAnodeMaterialforlithiumionbattery作者姓名李犇指导教师杨绍斌教授申请学位工学硕士学科专业材料学研究方向计算材料学辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学硕士学位论文致谢本论文的工作在导师杨绍斌教授的指导下完成。杨老师治学严谨，对研究工作勤勤恳恳、精益求精；对学生要求十分严格，非常认真负责的指导我们完成每一项工作。在这两年半的

3、学习中，杨老师亲力亲为的行动让我深受感染，使我懂得了要想有一份好的收获，必须要尽心尽力的耕耘。在此，我由衷地向杨老师致以最诚挚的敬意与最衷心的感谢。同时要感谢理学院基础部的于健康老师，他为我的研究工作提供了便利的学习条件与指导价值。特别感谢东北师范大学的唐树伟博士，由于他提供的理论计算平台使我的研究工作可以顺利开展，并且每次都毫无保留、不厌其烦的为我讲解，牺牲自己宝贵的时间为我的研究工作做出了大力支持。感谢沈丁博士给予我的宝贵建议，为我的研究工作提供了明确的方向。感谢侯柱峰前辈的回信指导。感谢材料学院对我的培养，感谢东北师范大学化学学院的帮助。最后，感

4、谢我的家人在我求学期间给予我的支持和关怀。辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，研究了CoSn合金负极材料在不同嵌锂个数的固溶模型LixCo3Sn3(x=0,1,2,3,4,6,8,10,11,12)时的晶体结构、电子性质、体积膨胀率、平均嵌锂电压、嵌锂形成能、理论质量比容量等性质。计算结果表明，CoSn合金中Co与Sn之间的共价杂化作用非常弱，Co-Co之间结合形成离子键；随着嵌锂个数的增多，合金体系的离子性特征逐渐显现，导电性能逐渐增强，Li原子先后与Sn原子和Co原子形成了化学键。然而，随着锂嵌入个数的增

5、多，LixCo3Sn3体系表现出较大的体积膨胀率，当8≤x≤12时，LixCo3Sn3对应形成的相的形成能均较负，这都是导致CoSn合金作为锂离子电极材料循环性能较差的重要原因。理想的锡钴电极要求具有较高含量的LiCoSn相和相对较少含量的Li2CoSn相来平衡体积膨胀和容量衰减的矛盾关系。关键词：锂离子电池；负极材料；Sn-Co合金；嵌锂量；第一性原理-I-辽宁工程技术大学硕士学位论文AbstractBasedonthedensityfunctionaltheoryoffirst-principle,anabinitiopseudopotential

6、plane-wavemethodwasusedtocalculatethestructures,electronicproperties,volumeexpansion,averageintercalationvoltage,insertionformationenergy,andtheoreticalcapacityofLixCo3Sn3(x=0,1,2,3,4,6,8,12)alloyasanodematerialforlithiumionbatteryareinvestigatedinthepresentwork.Theresultsshowth

7、atinthecrystalcellofCoSnalloy,theeffectbetweenCo-SnbondsispoorlycovalenthybridandCo-Coarecombinedtoformionicbonds,respectively.Withtheincreaseofthenumberoftheinsertedlithium-ion,alloysystemcomesoutioncharacteristicsandconductivitygradually,LiatomicsbondsuccessivelywithSnandCoato

8、ms.Buttheinsertedlithium-ionscausesignificantch