本書以聚陰離子型鋰離子電池的制備為主線，介紹了常見的聚陰離子型鋰離子電池的結構、設計、電極和電解液構成，以及全電池的表征，著重介紹了相關的第一性原理計算在聚陰離子型鋰離子電池電極設計中的應用。
本書適合從事鋰離子電池開發的技術人員參考。
常龍嬌，1985年4月生，工學博士，副教授，碩士生導師。入選國家科技專家庫專家（2021年）、教育部學位中心學位論文評審專家（2022年）等。主要研究領域：能源轉換與存儲材料（鋰/鈉/離子電池正負極材料、碳基材料），冶金行業大宗固體廢棄物綜合利用。目前已主持國家自然科學基金1項、遼寧省自然科學基金項目1項、遼寧省教育廳項目1項、東北大學電介質與電解質功能材料重點實驗室開放課題1項，作為主要參與人參與973項目1項、國家自然科學基金項目3項、獲河北省科技進步獎1項。
第1章聚陰離子型鋰離子電池概述1
1.1引言1
1.2鋰離子電池概述2
1.2.1鋰離子電池的發展趨勢2
1.2.2鋰離子電池的構成3
1.2.3鋰離子電池的工作原理4
1.2.4鋰離子電池正極材料的分類6
1.3聚陰離子型正極材料8
1.3.1磷酸鹽化合物8
1.3.2硅酸鹽化合物21
1.3.3氟化磷酸鹽化合物26
1.3.4硼酸鹽化合物27
1.4第一性原理27
1.4.1第一性原理概述27
1.4.2第一性原理在鋰離子電池中的應用28
第2章第一性原理計算29
2.1第一性原理的理論基礎29
2.1.1多粒子體系的哈密頓量29
2.1.2波恩-奧本海默（Born-Oppenheimer）近似30
2.1.3哈特里-福克（Hartree-Fock）近似32
2.1.4密度泛函理論34
2.1.5交換關聯泛函36
2.2充放電模型37
2.3計算實際操作38
2.3.1VASP軟件簡介38
2.3.2計算細節與方法39
第3章聚陰離子型Li2Fe1-xMnxSiO4正極材料第一性原理計算41
3.1引言41
3.2Li2FeSiO4的第一性原理研究42
3.2.1Li2FeSiO4材料的晶體結構分析42
3.2.2Li2FeSiO4的電子結構47
3.2.3Li2FeSiO4的布居48
3.3過渡金屬Fe位摻雜Li2FeSiO4的第一性原理研究51
3.3.1Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系模型的構建51
3.3.2Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的結構穩定性53
3.3.3Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的能帶57
3.3.4Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的態密度58
3.3.5Li2Fe1-xMnxSiO4摻雜體系的電荷密度64
第4章聚陰離子型鋰離子電池材料的表征66
4.1聚陰離子型化合物的表征66
4.1.1X射線衍射66
4.1.2掃描電子顯微鏡66
4.1.3傅里葉變換紅外光譜67
4.1.4熱分析68
4.1.5透射電子顯微鏡69
4.1.6原子力顯微鏡69
4.1.7Rietveld晶體結構解析和精修70
4.2電極材料的表征72
4.2.1電極制備及扣式電池組裝72
4.2.2充放電測試73
4.2.3循環伏安測試74
4.2.4電化學阻抗譜測試74
第5章兩段焙燒法制備聚陰離子型Li2MnSiO4/C正極材料75
5.1引言75
5.2Li2MnSiO4/C正極材料的兩段焙燒法的合成75
5.2.1前驅體的制備75
5.2.2正極極片制備76
5.3正極材料性能分析76
5.3.1前驅體的熱重分析76
5.3.2焙燒溫度對Li2MnSiO4/C材料的影響77
5.3.3焙燒時間對Li2MnSiO4/C材料的影響80
5.3.4碳包覆量對Li2MnSiO4/C材料的影響83
5.3.5最佳條件下制備的Li2MnSiO4/C材料性能87
5.4小結91
第6章水熱法合成碳復合聚陰離子型LiMnPO4正極材料92
6.1LiMnPO4正極材料概述及研究現狀92
6.2沉淀法制備Li3PO4的工藝與材料特性93
6.2.1沉淀法制備Li3PO4的正交實驗93
6.2.2H3PO4濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響95
6.2.3酸入堿速度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響98
6.2.4LiOH濃度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響100
6.2.5反應溫度對Li3PO4形貌及晶粒大小的影響101
6.2.6沉淀法制備空心球形Li3PO4的熱分析和物相化分析105
6.3水熱法合成碳復合LiMnPO4的工藝、結構與電化學性能107
6.3.1水熱法制備LiMnPO4/C的正交實驗107
6.3.2反應時間對LiMnPO4/C的結構及性能的影響110
6.3.3反應物濃度對LiMnPO4/C的結構與性能的影響113
6.3.4醇水體積比對LiMnPO4/C的結構與性能的影響117
6.3.5反應溫度對LiMnPO4/C的結構與性能的影響120
6.3.6高電壓正極材料LiMnPO4/C的物相及性能研究124
6.4小結128
第7章離子液體熱合成法合成聚陰離子型LiFePO4正極材料129
7.1引言129
7.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的合成130
7.2.1尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的物化表征132
7.2.2尿素/四甲基氯化銨體系中LiFePO4的電化學性能表征134
7.3季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的合成137
7.3.1季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的物化表征139
7.3.2季戊四醇/氯化膽堿體系中LiFePO4的電化學性能表征141
7.4小結143
參考文獻145
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