镁离子电池电极材料的研究与结构设计

发布时间：2024-03-17 09:55

　　镁离子电池凭借着其优异的安全性能以及低廉的价格优势在后锂离子电池时代中脱颖而出。目前该领域的研究重点是开发具有良好电化学性能的镁离子电池电极材料。本文采用密度泛函理论方法,从原子层次对镁离子电池电极材料脱镁/嵌镁过程的电化学反应的影响因素进行深入研究,揭示掺杂和表面等因素对电极材料镁化行为影响的微观机理,并预测几种新型二维材料作为镁离子电池电极材料的可能性。1.研究了Ni掺杂对尖晶石型MgMn₂O₄材料作为镁离子电池正极材料的表面稳定性的影响。研究结果表明,用掺杂浓度x=0.5的Ni替代相应的Mn可以有效地防止MgMn₂O₄晶体结构的Jahn-Teller畸变。对于MgNi_0.5Mn_1.5O₄和MgMn₂O₄材料,具有Mg-原子终端的(001)晶面的表面最稳定,表面能大小为0.08 J/m²。对于MgNi_0.5Mn_1.5O

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1有关镁离子电池的期刊发表数量统计（2019年2月）

第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景随着目前新能源汽车市场的崛起和储能市场的快速发展，人们对高性能电池的需求正在不断增长，当前市场需求的激增也让人们担忧全球相关资源的储量能否支撑储能需求的大幅增加和电动化汽车的大规模生产。研发出具有高性能、环境友好型的二次储能电池，对实现能源的可....

图1-2典型的镁离子电池放电示意图[4]

电子科技大学博士学位论文21.2镁离子电池的工作原理简介镁离子电池结构由供镁离子嵌入脱出的正极（Cathode）、镁金属负极（Mganode）以及电解液组成[4]。工作原理如图1-2所示，图中为典型的镁离子电池放电示意图，镁离子电池进行放电时（即使用电池的过程），镁金属负极上的镁....

图1-3Chevrel相Mo6S8的晶体结构以及子晶格[17]

电子科技大学博士学位论文4图1-3Chevrel相Mo6S8的晶体结构以及子晶格[17]。紫色球代表Mo原子，黄色为S原子，橙白色为镁离子可占据的内部位置，绿白色为可占据的外部位置得益于镁离子的高流动性和在界面间快速的电荷转移，Chevrel相Mo6S8是迄今为止较为成功的镁离子....

图1-4尖晶石型MgT2X4化合物的晶体结构图

第一章绪论5立方最紧密排列，75%的阳离子T交替位于立方紧密排列的X层之间，余下的25%的T原子位于相邻层，镁离子可以直接嵌入由阴离子X构成的四面体间隙位。每个阳离子T与六个阴离子X构成八面体TX6，这些边缘共享的八面体在空间中延伸并创建三维扩散通道。图1-4尖晶石型MgT2X4....

本文编号：3930851