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LiFePO4锂离子电池电极材料热力学性质的第一性原理研究
  • ISSN号:1001-9731
  • 期刊名称:《功能材料》
  • 时间:0
  • 分类:TM912.9[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学化学与生物工程学院,电力与交通材料保护湖南省重点实验室,长沙410004, [2]长沙理工大学物理与电子科学学院,长沙410004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(21003014,51304031)
中文摘要:

采用第一性原理的超软赝势平面波法,结合广义梯度近似(GGA)及PW91算法,计算了锂离子电池正极材料LiFePO4 和负极材料Li的电子结构和热力学性质.研究结果表明,经过几何优化与计算后,可得到电极材料LiFePO4 最稳定的结构,对应的晶胞参数a=1.0294nm,b=0.5986nm,c=0.4675nm.基于声子谱态密度,可以计算锂离子电池体系的热力学参数:熵(S)、焓(H )和吉布斯自由能(G)等.根据所得热力学数据作图,可拟合出相关函数表达式.其中,正极材料LiFePO4 和负极材料Li的熵和焓均随温度升高而增大,而吉布斯自由能随温度升高而减小,这与热力学规律相符合.研究获得了锂离子电池电极材料的微观结构及热力学性质,可为锂离子电池的实际应用提供理论指导.

英文摘要:

By using the ultrasoft pseudopotential plane wave method based on the first-principles,combing the generalized gradient approximation (GGA)and PW9 1 algorithms,the electronic structure and thermodynamic properties of electrode materials (LiFePO4 ,Li)in lithium-ion cells were calculated.The results show that the structure of the electrode material LiFePO4 was optimized and achieved the most stable state.The calculated re-sults indicated that the unit cell parameters of the electrode material LiFePO4:a=1.0294 nm,b=0.5986 nm, c=0.4675 nm.The thermodynamic parameters of LiFePO4 lithium-ion cells,such as entropy S,enthalpy H and Gibbs free energy G,were calculated by the phonon density of state.The images according to these data were made and the curves into the function expression were fitted.With the ambient temperature increasing en-tropy S and enthalpy H increased,but Gibbs free energy G decreased.This result complied with the thermody-namic law.So,the micro calculation provided the theoretical guidance about the practical application of lithium ion batteries.

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期刊信息
  • 《功能材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:重庆材料研究院
  • 主办单位:重庆材料研究院
  • 主编:黄伯云
  • 地址:重庆北碚区蔡家工业园嘉德大道8号
  • 邮编:400707
  • 邮箱:gnclwb@126.com
  • 电话:023-68264739
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9731
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1099/TH
  • 邮发代号:78-6
  • 获奖情况:
  • 2008、2011年连续获中国精品科技期刊,2010获重庆市双十佳期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30166