黄果
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杨顺毅
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雷钢铁
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黄友元
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岳敏
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胡社军
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任建国
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侯贤华
中国有色金属学报
采用喷雾干燥法制备锂离子电池用层状富锂锰基正极材料Li(1 +x)Ni0.166Co0.166Mn0.667O(2.175+x/2)(x=0.3,0.4,0.5,0.6),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等离子体发射光谱(ICP)、热重-差热分析(TG-DSC)、比表面积、粒度分布和恒流充放电等测试手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果表明:所制得的富锂锰基正极材料为三方层状结构(R(3)m)的LiNi1/3Mnv3Co1/3O2和单斜层状结构(C2/m)的Li2MnO3组成的固溶体,且具有多孔球形形貌.当x=0.4时,材料具有最优的电化学性能.在2.0～4.8 V电压范围内,25 mA/g电流密度下材料的首次放电比容量高达277.5 mA·h/g,20周循环后容量保持率达95.3％,500 mA/g电流密度下放电比容量仍达192.5 mA·h/g.
关键词:
锂离子电池
,
正极材料
,
富锂锰基
,
喷雾干燥法
黄钊文
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胡社军
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侯贤华
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赵灵智
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汝强
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李伟善
,
彭薇
稀有金属材料与工程
采用磁控溅射方法,在不同功率下合成Sn-Ni-Al三元合金负极材料,通过SEM对表面形貌进行表征,并装成CR2016型扣式电池进行充放电及循环伏安测试.结果表明,颗粒溅射时以线性生长;溅射功率为175 W的样品具有最优的电化学性能;样品均具有较大的首次不可逆容量损失,但随后表现出较好的循环稳定性;样品出现了分离的活性相,对充放电比容量提供最主要的贡献;样品中高比例的Ni原子对循环稳定性很有帮助,但以牺牲首次可逆容量损失为代价.
关键词:
Sn-Ni-Al合金
,
负极
,
锂离子电池
侯贤华
,
胡社军
,
李伟善
,
赵灵智
,
余洪文
稀有金属材料与工程
利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,对锡镍合金Ni2Sn和LiNi2Sn的电子结构进行计算.结果表明:负极材料Ni2Sn在脱嵌锂后,大量的镍原子将以团聚形式游离出来缓冲体积膨胀,体积膨胀率为8.418%,同时部分镍原子与锡原子形成较强共价键稳定基体骨架,抑制体积效应从而提高循环性能.这与实验规律一致.
关键词:
锂离子电池
,
负极材料
,
Sn-Ni合金
,
电子结构
,
第一性原理
丁增辉
,
熊予莹
,
张蜡宝
,
熊建文
,
侯贤华
材料导报
利用密度泛函理论平面波赝势法,结合广义梯度近似构建了纯净ZnO和空位ZnO的超晶胞模型,利用第一性原理进行计算.结果表明,纯净ZnO中O原子或者Zn原子的减少都会使ZnO的禁带宽度增大,O空位是施主缺陷,Zn空位是受主缺陷.O原子的减少将使Zn 3d电子态不再发生能级分裂,同时氧空位的增多将导致ZnO电导率下降.
关键词:
密度泛函理论
,
能带
,
态密度
,
P型ZnO
侯贤华
,
胡社军
,
汝强
,
赵灵智
,
余洪文
,
李伟善
材料导报
热电材料是能将热能和电能直接相互转化的功能材料,它的出现为解决能源紧缺和环境污染提供了广阔的应用前景.从理论和实验两个方面对Bi2Te3基热电材料近年来国内外的研究现状及发展进行了简要介绍和评述,并指出了今后的发展方向.在理论上主要基于能带理论、半导体超晶格以及密度泛函理论去寻求影响该材料的相关因子,在实验上主要采用分子束外延、激光脉冲沉积、合金化和水热合成法等方法制备该热电材料.
关键词:
热电材料
,
Bi2Te3
,
Seebeck系数
,
电导率
,
热导率
侯贤华
,
胡社军
,
汝强
,
张志文
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波论调势方法计谋了Li-Si各种合金相的物理性质和电化学性能.结果表明:除了在反应过程中生成传统的固态电解持SEI膜之外形成的Li12Si7合金相也是部分导致首次不可逆容量损失的重要原因.另外,采用射频磁控溅射制备了纯Si薄膜电极,并运用XRD、徨伏安CV、恒流充放电CC表征和测试了材料的结构和电化学性能,结果表明首次不可逆容量损失非常大,无定型结构能有交抑制体积膨胀和改善徨性能.
关键词:
锂离子电池
,
嵌锂形成能
,
容量损失
,
第一性原理
侯贤华
,
唐小琴
,
张苗
,
胡社军
,
岳敏
材料导报
对锂电池复杂材料体系进行量子力学的从头计算一直是材料和物理科学研究的重要方向.主要总结了近年来采用密度泛函理论和第一性原理平面波赝势法对锂电负极材料进行分子设计方面的研究,同时也介绍了本课题组在金属合金类负极材料方面的理论计算研究.最后从应用的角度全面综述了常规锂离子电池负极材料的研究现状和发展,包括碳类材料(天然石墨、人造石墨、中间相炭微球)、金属基合金材料(硅基、锡基等)和钛酸锂负极材料等.
关键词:
锂离子电池
,
分子设计
,
负极材料
罗达峰
,
侯贤华
,
杨建华
,
谭志中
,
罗向东
稀有金属材料与工程
采用第一性原理平面波赝势方法计算研究了在LiFePO4的Li位、Fe位和Fe/Li位共掺杂金属原子对材料的电性能和局部结构稳定性的影响关系.结果表明:Li位掺杂(Li0.75Na0.25)FePO4比Fe位掺杂Li(Fe0.75Mn0.25)PO4表现出更好的电子电导性,而局部结构稳定性刚好相反.但是Fe/Li位共掺杂对电子电导性和局部结构稳定性具有双重优化作用,这可能是由Na-2p电子与Li-s电子相互作用引起的.同时,根据计算差分电荷密度关系可以发现共掺杂后会有大量其他原子电荷向Li原子周围偏移,从而改善材料的电子电导性能.
关键词:
锂离子电池
,
LiFePO4
,
第一性原理
,
电子结构
余洪文
,
胡社军
,
侯贤华
,
赵灵智
,
汝强
,
李伟善
材料导报
新一代锂离子电池正极材料LiFePO4因其比容量大、价格低廉、结构稳定等优点受到广泛研究.基于密度泛函理论,采用平面波赝势方法计算了正极材料LiFePO4的电子结构,分析了其能带结构、电子态密度等相关性质;从理论上分别探讨了LiFePO4作为锂离子电池正极材料的充放电机理及其存在的问题,并对各种改进方法进行了综述.
关键词:
锂离子电池
,
正极材料
,
磷酸亚铁锂
,
性能改进
