【摘 要】
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自从以石墨等碳材料代替金属锂作负极后,在世界范围内欣起了对锂离子电池的理论和技术研究的高潮.该论文运用量子化学第一原理性方法DV-Xα对碳材的储锂机理进行了较为系统的
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自从以石墨等碳材料代替金属锂作负极后,在世界范围内欣起了对锂离子电池的理论和技术研究的高潮.该论文运用量子化学第一原理性方法DV-Xα对碳材的储锂机理进行了较为系统的研究,从微观上探讨碳材的嵌锂规律,以期指导碳负极材料的研究.研究表明:1)锂离子在碳材中"吸"电子效应,一般是通过它所正对的苯环来从碳平面得到电子,形成带部分电荷的锂离子.2)石墨层间化合物C<,6>Li是经典的储锂模型,计算表明锂离子之间的相互作用较小,静电排斥也比"锂分子"中的要小得多,是可以稳定存在的.而C<,2>Li的储锂结构过于紧密,无论是理论分析还是实验制备都是难以形成的.3)锂离子可以在碳层边缘发生嵌吸,而且含碳负离子越多的边端对锂离子越有稳定作用.锂离子嵌吸时与周围的碳原子、氢原子形成了多中心多电子化学键.4)锂离子平行于碳平面嵌入时,空间阻碍和静电排斥都比垂于碳平面嵌入时小,初步认为锂离子嵌入以平行方式为主.平行嵌入实质上是从边端吸附到层间嵌套的过程.5)碳负极在充电时,很容易达到使锂离子正电荷最大的电极电位,继续充电有助于锂离子的稳定.在这个过程中,氢原子起了容纳电子的作用,所以有利于碳材的储锂.
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