优秀研究生学位论文题录展示

集流体材料铜薄膜中锂离子输运机制的第一性原理研究

专 业: 理论物理
关键词: 集流体铜薄膜 空位形成能 电子结构 扩散势垒 第一性原理 分子动力学
分类号: TM201  O484
形 态: 共 78 页 约 51,090 个字 约 2.444 M内容
阅 读: 全文阅读说明

内容摘要


铜薄膜被广泛地用作锂离子电池负极集流体材料,最近Suzuki等人实验发现了锂离子在铜薄膜中的扩散现象,引起了人们的极大兴趣。

本文应用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法,较系统地研究了铜体相和表面相,以及锂离子在铜薄膜中的扩散行为。

通过计算机模拟设计和理论计算我们得到了铜晶格常数、铜表面能、空位形成能、空位扩散势垒等,并在此基础上得到了锂离子扩散的理论信息等一些具有创新性的结果。

归纳起来主要有:

利用第一性原理赝势法,研究了铜体态的基本性质。

我们发现,广义梯度近似GGA能提供更准确的计算精度,计算得到了铜的晶格常数为0.3635nm,内聚能为3.728eV。

计算结果与实验值和其它理论计算值均吻合得较好。

在本文的后续计算中,晶格常数都引用该值。

利用第一性原理赝势法,采用6层原子层的层晶模型研究了完整铜表面、含空位缺陷表面的性质。

计算结果表明,在铜的几个低维指数面中,Cu111面的表面能最低,驰豫量最小,与实验观察到的现象完全吻合;而且与体态电子结构相比,表面原子价带向费米面偏移。

理论计算还给出了表面层、次表层和中间层空位形成能,提出了铜空位更易在表层形成的观点。

利用..……

全文目录


摘要
目录
第一章 引言
1.1.锂离子电池的发展历史
1.2 锂离子电池集流体材料研究现状和本文研究背景
1.3 研究目的和论文各部分的主要内容
参考文献
第二章 第一性原理计算方法和分子动力学方法概述
2.1 第一性原理计算方法
2.1.1 HARTREE-FOCK方法
2.1.2 密度泛函理论
2.1.3 赝势平面波方法
2.1.4 能带电子的平面波基底展开
2.1.5 结构优化
2.2 分子动力学方法
2.3 第一性原理分子动力学
参考文献
第三章 体材料铜的第一性原理研究
3.1 计算参数的测试和交换关联势的选取
3.1.1 计算模型和方法
3.1.2 计算结果和讨论
3.2 晶体铜的电子结构
3.2.1 晶体铜的电子态密度
3.2.2 晶体铜的能带结构
3.2.3 晶体铜的电荷密度图
3.3 本章小结
参考文献
第四章 晶体铜表面的第一性原理研究
4.1 完整铜表面的第一性原理研究
4.1.1 物理模型和计算参数
4.1.2 晶格驰豫
4.1.3 表面能和功函数
4.1.4 完整铜表面的电子结构
4.2 铜膜中空位的第一性原理研究
4.2.1 物理模型
4.2.2 晶格驰豫
4.2.3 空位形成能的计算
4.2.4 含空位缺陷铜薄膜的电子结构
4.3 本章小结
参考文献
第五章 铜薄膜中锂离子扩散的第一性原理分子动力学研究
5.1 计算方法和计算参数
5.2锂离子可能的扩散机制的研究
5.2.1 间隙扩散机制
5.2.2 协同扩散机制
5.2.3 直接相互交换扩散机制
5.2.4 空位协助扩散机制
5.2.5 空位协助扩散机制下的计算结果
5.3 离子输运的温度效应和薄膜厚度影响
5.3.1 离子输运的温度效应
5.3.2 离子输运的薄膜厚度影响
5.4 本章小结
参考文献
第六章 结论

相似论文

  1. 锂离子电池正极材料LiCoO〈,2〉的第一性原理研究,57页,TM201
  2. 外应力场对磁性薄膜材料磁性质的影响,24页,O484.43
  3. 磁控溅射法制备硅基薄膜的结构与性质研究,68页,O484.4 TN304.12 TN304.055
  4. 稀土离子掺杂的Y<,2>O<,3>微米球和薄膜的制备、结构与上转换发光性质研究,63页,O484.41
  5. MgB<,2>超导薄膜的量子尺寸效应,56页,O484
  6. 硅锗薄膜上低维结构及PL光谱研究,50页,O484.4
  7. SOI基PZT薄膜的结构及特性研究,47页,O484.4
  8. 斜入射离子束辅助沉积类金刚石膜的模拟研究,36页,O484
  9. 溶胶—电泳法制备纳米TiO<,2>薄膜及其在染料敏化太阳能电池中的应用,41页,O484.1 TM914.4
  10. 非均匀基底上薄膜生长的计算机模拟,47页,O484.1
  11. 软受限三嵌段共聚物在薄膜中自组装的Monte Carlo模拟,63页,O484 Q71
  12. 含杂质的介观结构中电子输运性质的研究,24页,O488 O494
  13. 与自旋相关的Fe|GaAs|Fe隧道结的隧穿磁电阻研究,55页,O484.43
  14. 螺噁嗪掺杂的聚合物薄膜光存储性质的研究,43页,O484.4 TB342
  15. 磁性多层膜的理论研究,31页,O484.43
  16. 双负材料和单负材料中电磁波的传播,58页,O482 TB341
  17. 颗粒物质聚集现象的统计模型与动力学模型研究,49页,O481.3
  18. 嵌入耦合双量子点介观A-B环的Kondo效应,64页,O488 O471.1
  19. 双钙钛矿Sr<,2>Fe<,1-x>Cr<,x>MoO<,6>电子结构和磁性的第一性原理研究,50页,O482.5
  20. 巨磁电阻的唯象理论,39页,O482.51
中图分类: > TM201 > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 一般性问题 > 理论
其他分类: > O484 > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学

© 2012 book.hzu.edu.cn