锂离子电池正极材料中的极化子现象理论计算研究进展

叶耀坤 胡宗祥 刘佳华 林伟成 陈涛文 郑家新 潘锋

引用本文: 叶耀坤, 胡宗祥, 刘佳华, 林伟成, 陈涛文, 郑家新, 潘锋. 锂离子电池正极材料中的极化子现象理论计算研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2011003-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB202011003 shu
Citation:  Ye Yaokun, Hu Zongxiang, Liu Jiahua, Lin Weicheng, Chen Taowen, Zheng Jiaxin, Pan Feng. Research Progress of Theoretical Studies on Polarons in Cathode Materials of Lithium-Ion Batteries[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(11): 2011003-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB202011003 shu

锂离子电池正极材料中的极化子现象理论计算研究进展

    作者简介:




    郑家新,北京大学深圳研究生院副教授(PI)、研究员。于2008年获得北京大学物理学和数学双学士学位,2013年获得北京大学凝聚态物理博士学位。主要研究方向包括材料计算和模拟方法的开发、通过理论计算方法(如第一性原理、分子动力学等)解决锂电池基础和应用科学问题;
    潘锋,1985年获北京大学化学学士学位,1994年获英国Strathclyde大学博士学位。北京大学深圳研究生院新材料学院创院院长、北京大学讲席教授、博导。研究方向为新能源材料基因和结构化学。国家材料基因组重点专项首席科学家;
    通讯作者: 郑家新, zhengjx@pkusz.edu.cn; 潘锋, panfeng@pkusz.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划(2016YFB0700600), 国家自然科学基金(21603007, 51672012), 广东省重点实验室(2017B0303010130)和深圳市科技创新委员会(ZDSYS20170728102618)资助项目

摘要: 作为一种高能量密度储能器件,锂离子电池不仅已经广泛应用于消费电子领域(如笔记本电脑、智能手机),而且也适合用于电动车中的动力电池。正极是锂电池最为重要的组成部分。在正极材料的研究中,当电子在空间上局域分布并与晶格耦合将形成极化子,极化子现象近些年逐渐引起人们更多关注,主要是因为其减弱电子导电性,不利于电子传导,是磷酸铁锂等正极材料电子导电性差的根本原因。极化子是一种晶格畸变束缚电子作整体运动的晶体缺陷。开展极化子现象的相关机理研究,将为设计高导电性正极材料提供理论指导,对锂离子电池电化学性能的进一步提升有着重要意义。基于第一性原理的理论计算方法已成为研究正极材料中极化子的重要研究手段,能够判断体系是否有极化子出现以及分析极化子的出现对正极材料的物理化学性能影响。本文主要从理论计算的角度出发,首先介绍了极化子的基本物理概念,其次结合我们的相关研究综述了极化子的理论计算判别方法、极化子对常见类型正极材料导电性能的影响与调控和当前研究方法的一些理论难题,最后从基础理论和实际应用两个角度对未来正极材料中的极化子研究进行展望。

English

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  • 发布日期:  2021-11-15
  • 收稿日期:  2020-11-02
  • 接受日期:  2020-12-10
  • 修回日期:  2020-12-10
  • 网络出版日期:  2020-12-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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