一种评价水系锂离子电池正极材料表面H2O吸附解离性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种评价水系锂离子电池正极材料表面H<subgt;2</subgt;O吸附解离性能的方法，本发明专利技术所述方法以LMO表面吸附的水分子为研究对象，基于分子轨道理论和耦合氢键理论，利用第一性原理中密度泛函理论(DFT)计算方法，构建水分子在LMO不同表面各可能位点的分子吸附态和解离吸附态模型，讨论水单体在LMO表面的稳定吸附与解离位形、态密度、差分电荷密度和解离能垒，从电子层面揭示LMO表面水分子吸附和解离的本质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水分子在材料表面吸附解离性能的计算，具体涉及一种评价水系锂离子电池正极材料表面h2o吸附解离性能的方法，尤其涉及一种评价水分子在水系锂离子电池正极材料锰酸锂(limn2o4，lmo)不同表面吸附解离性能的方法。

技术介绍

1、水系锂离子电池是当今锂电池研发的前沿方向之一。在大型储能系统中，锂电池一般采用有机溶剂作为电解液，不仅成本高，还存在较大安全隐患。近年来发展起来的水系锂离子电池以水溶液作为电解液，成本较低，离子电导率高且安全性能大幅提升，已逐步成为下一代大型储能电池发展的优选方向。

2、水系锂离子电池常用的正极材料尖晶石型lmo具有锂离子扩散系数高、原料资源丰富、成本较低等优点。然而，水溶液/lmo阴极界面易发生电极溶解和析氧反应(oer)，会使电极钝化且在电池内部形成气压，导致电池循环性能变差、能量密度降低。为此，研究人员进行了大量的探索。譬如：通过改变电解液的ph值调控水的电化学稳定性窗口，使得水分子在满足电极工作的过电位下，不至于被大量还原以减少析氧反应的发生，但由于含水电解质的整体稳定性窗口保持不变，阳极抑制氢析出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种评价水系锂离子电池正极材料表面H2O吸附解离性能的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述评价水系锂离子电池正极材料表面H2O吸附解离性能的方法，其特征在于，在步骤1中，构建LMO清洁表面模型时，所述板坯由上下两个表面层和中间体相层组成，其中各个原子数与单胞原子数目相同；所形成的表面末端为Tasker3型，含有多层平板型带电面，每个带电面内所含原子及带电量都各不相同，所述带电面按顺序堆叠形成LMO表面末端。

3.根据权利要求2所述评价水系锂离子电池正极材料表面H2O吸附解离性能的方法，其特征在于，将所述板坯上表面内占表面一半电荷量的原子...

【技术特征摘要】

1.一种评价水系锂离子电池正极材料表面h2o吸附解离性能的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述评价水系锂离子电池正极材料表面h2o吸附解离性能的方法，其特征在于，在步骤1中，构建lmo清洁表面模型时，所述板坯由上下两个表面层和中间体相层组成，其中各个原子数与单胞原子数目相同；所形成的表面末端为tasker3型，含有多层平板型带电面，每个带电面内所含原子及带电量都各不相同，所述带电面按顺序堆叠形成lmo表面末端。

3.根据权利要求2所述评价水系锂离子电池正极材料表面h2o吸附解离性能的方法，其特征在于，将所述板坯上表面内占表面一半电荷量的原子移至所述板坯下表面进行表面重构。

4.根据权利要求1所述评价水系锂离子电池正极材料表面h2o吸附解离性能的方法，其特征在于，在步骤1中，优化lmo清洁表面模型时，kohn-sham方程在平面波基础上展开，截止能量设为50ry，电荷密度截止值设为360ry；布里渊区积分采用methfessel-paxton，k点网格为3×3×1；基于实验带隙值，在理论计算中选取mn-d的有效u值为4.5ev；优化表面模型时，上下表面分别有三层原...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇力，朱怡然，成谢强，邓浩昌，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：