摻硼石墨負極材料對堿金屬吸附性能影響的理論研究.pdf

1、本文論述了摻硼石墨負極材料對堿金屬吸附性能影響的理論。全文主要內容如下： 第一部分，采用ONIOM方法研究硼摻雜對碳負極材料性能的影響。采用具有片狀石墨結構的(B<,2>C<,52>H<,18>)<,2>分子為摻硼碳負極材料的計算模型，純碳負極材料計算模型選用具有相應結構的(C<,54>H<,18>)<,2>選用(B<,2>C<,52>H<,18>)<,2>Li<,2>及(C<,54>H<,18>)<,2>Li<,2>分子為充電

2、后負極材料的計算模型。研究硼取代碳后的結構，軌道能，結合能的變化及硼摻雜的數量對吸附鋰的影響，并從理論上分析了硼摻雜對電池電壓的影響。計算結果表明：摻硼碳材料的LUMO軌道能明顯低于純碳材料，使摻硼碳材料與鋰離子的結合能力增強，提高了鋰二次電池的電動勢。 第二部分，采用密度泛函理論研究堿金屬吸附在硼摻雜的石墨表面。五個具有代表性的位置被研究：一是在體系的中心(b1)：二是在碳碳鍵之間(b2)：三是在碳硼鍵之間(b3)；四是在碳原

3、在上(b4)；五是在硼原子上(b5)。結果表明：鉀和鈉的最穩(wěn)定吸附位置是在摻雜的石墨中心(b1)，而鋰最穩(wěn)定的吸附位置是在硼原子的頂端(b5)。比較鈉和鉀在中心位置的吸附能得出：鈉比鉀更容易吸附在摻硼的石墨層，因為鈉SOMO<,Na>-LUMO<,C2282H12>比鉀的SOMO<,k>-LUMO<,C2282H12>的值小，另外鈉的半徑比鉀的半徑小也是鈉更容易吸附在摻硼石墨層的原因。并且由于鉀的金屬性比鋰和鈉強，更易失去最外層的電子。