新型能源电池材料的第一性原理研究

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1、分类号：O469单位代码：10183研究生学号：2014322025密级：公开新型能源电池材料的第吉林大学一性原硕士学位论文理研（学术学位）究新型能源电池材料的第一性原理研究First-principlesInvestigationofAdvancedBatteryMaterials金山作者姓名：金山专业：凝聚态物理吉研究方向：凝聚态物质结构与性质的理论计算研究林大指导教师：孟醒副教授学培养单位：物理学院2017年4月吉林大学硕士毕业论文新型能源电池材料的第一性原理研究First-principlesInvestigationo

2、fAdvancedBatteryMaterials作者姓名：金山专业名称：凝聚态物理指导教师：孟醒副教授学位类别：理学硕士学位答辩日期：年月日I吉林大学硕士毕业论文未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引

3、用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日II吉林大学硕士毕业论文《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评

4、价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：√硕士□博士学科专业：凝聚态物理论文题目：新型能源电池材料的第一性原理研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学物理学院130012作者联系电话：15010769775III吉林大学硕士毕业论文中文摘要论文题目：新型能源电池材料的第一性原理研究伴随着人类社会科技的进步发展，各行各业对能源也有着日益增长的迫切需求。与此同时，人类社会也面临着能源危机以及传统能源带来的环境问题。因此，人们不断地寻找价格低廉，环境友好，性能优异且安全的新能

5、源材料。近些年来，聚阴离子电池材料LiFePO4,LiFeSO4F以及新型太阳能电池材料MAPbI3逐渐走入人们的视野，渐渐成为人们研究的热点。本论文正是通过密度泛函理论研究这些新型能源材料的相关物性。随着数值算法和相关的理论以及计算机技术的飞速进步，使得基于密度泛函理论的第一性原理方法成为研究物质根本物理性质的基本研究手段。本文对三种新型能源电池材料进行了几何结构，磁学性质，电子结构等方面的研究。具体内容如下：第一章绪论部分，对新型锂离子电池以及太阳能电池的构成，结构以及应用进行了概述。第二章简要的介绍了密度泛函理论的基本理论

6、框架以及相关的计算方法。以寻求合适的交换关联函数为主线，对密度泛函理论的基本思想、理论基础以及相应的数值计算方法进行概述，并在章节的结尾对其应用进行了展望。第三章锂离子电池材料磷酸亚铁锂LiFePO4的理论计算研究。LiFePO4二次电池由于其使用寿命长、安全环保、体积小和耐高温等特点备受人们关注，但是较低的锂离子扩散率阻止了其商业化的发展。本章节采用第一性原理方法计算LiFePO4的电子结构和性质；通过CI-NEB（climbingimageNudgedElasticBandmethod）方法和杂化密度泛函理论估算LiFePO

7、4在两种不同点缺陷浓度（LixFePO4，x=0.0625/x=0.9375）下的扩散势垒，解释锂离子、空位和极化子的扩散机制，从极化子迁移方面解释锂离子扩散系数低等问题，为认识材料的性质，改善材料电化学性能提供强有力的理论根据。第四章氟硫酸铁锂晶体振动光谱的第一性原理研究。氟硫酸铁锂(LiFeSO4F)是一种新型聚阴离子正极材料，2010年由Recham等人首次合成。本文采用基于密度泛函微扰理论(DFPT)的第一性原理方法，系统的研究了tavoriteLiFeSO4F的晶格振动性质。与实验相结合，对比拉曼、红外光谱数据，同时对

8、tavoriteLiFeSO4F进行晶格振动性质的分析和振动模式的指认,分析及验证磁性结构对于晶体晶格动力学IV吉林大学硕士毕业论文方面的显著影响，为LiFeSO4F以及相关磁性材料的理论计算研究提供了重要的理论依据。第五章氢元素在太阳能电池材料MAPbI3中迁