【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法。
技术介绍
1、锂离子电池由于具有容量大、无记忆效应等良好性能，已经得到了广泛的应用。由于电极材料对锂离子电池的性能有重要影响，人们对其进行了广泛的研究。石墨作为负极材料的比容量为372mahg-1，并且很难进一步提高。硅的理论比容量为4200mahg-1，被认为是理想的负极候选材料，然而，在锂离子插入和脱出的充放电循环过程中，锂化形成的锂和硅的合金会导致较大的体积膨胀。例如，li3.75si化合物的形成导致材料体积膨胀至原来的300％，从而造成固体电解质界面膜的不稳定。当锂离子在放电操作过程中被提取出来时，较大的体积收缩会导致负极结构发生断裂，从而导致其容量和循环周期下降，进一步引发安全问题。同时，硅负极的导电性差、锂离子扩散率低，使其在商业化应用上面临挑战。为了解决这一问题，人们尝试采用纳米技术、合成和重新设计纳米结构等方法对材料进行改性。其中，在硅中掺杂碳是最有前途的方法之一。在硅中掺入碳后，可以限制锂离子电池在充电时负极材料发生的...
【技术保护点】
1.一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作过程为构建包含64个硅原子的超晶胞结构模型，再用碳原子替换掺杂晶体硅中的1至10个硅原子，并根据能量较低和结构稳定性的原则选择模型中的碳掺杂位点。
3.如权利要求1所述的一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，步骤2)的具体操作过程为将晶体硅和碳掺杂晶体硅结构进行结构弛豫和静态计算，得到一系列稳定的晶...
【技术特征摘要】
1.一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作过程为构建包含64个硅原子的超晶胞结构模型，再用碳原子替换掺杂晶体硅中的1至10个硅原子，并根据能量较低和结构稳定性的原则选择模型中的碳掺杂位点。
3.如权利要求1所述的一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，步骤2)的具体操作过程为将晶体硅和碳掺杂晶体硅结构进行结构弛豫和静态计算，得到一系列稳定的晶体si-c结构模型，得到其结构信息，并计算分析得到其压强-体积状态方程、密度、体模量以及单轴拉伸应力-应变曲线，其中体模量通过birch-murnaghan公式拟合物态方程得到。
4.如权利要求3所述的一种筛选碳掺杂晶体硅基锂离子负极材料理论容量和离子扩散性能的方法，其特征在于，birch-murnaghan公式被用来拟合晶体si64-xcx结构的压强-体积物态方程得到结构的体模量，x＝0,1,2,4,6,8,10：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：吴旻，阮王阳，蔡广开，黄贤亮，李喆，王岑，王军良，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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