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量子化學在鋰離子電池研究的應用

2015-10-29 20:06 醫(yī)學教育網
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量子化學在鋰離子電池研究的應用:

鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優(yōu)點,被人們稱之為“最有前途的化學電源”,被廣泛應用于便攜式電器等小型設備,并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領域發(fā)展。

鋰離子電池又稱搖椅型電池,電池的工作過程實際上是Li + 離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此,深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關重要。Ago 等用半經驗分子軌道法以C32 H14作為模型碳結構研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago 等用abinitio 分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明,隨著鋰含量的增加,鋰的離子性減少,預示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li - C 和具有共價性的Li - Li 的混合物。Satoru 等用分子軌道計算法,對低結晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究,研究表明,鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應,然后摻雜在石墨層中不同部位里 隨著人們對材料晶體結構的進一步認識和計算機水平的更高發(fā)展,相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領域會更廣泛、更深入、更具指導性。

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