以第一原理探討鋰空氣電池之石墨烯缺陷或摻雜缺陷對過氧化鋰堆積之影響

Translated title of the thesis: Influence of graphene defects or doping graphene defects on the accumulation of lithium peroxide by first-principle calculation
  • 江 廷廸

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

現今能源的短缺越來越嚴重,石油在經過數年後,將在地球上消失,而人類所需的能源產品又越來越多,雖說當今鋰離子電池的應用很廣,但其能量密度低的缺點,無法應用在汽車、卡車 等的大型產品上,故能量密度高的鋰空氣電池,即受到了密切的關注,而目前鋰空氣電池的陰極材料以石墨烯為主,但該石墨烯有著過氧化鋰的堆積,導致鋰空氣電池無法再進行充放電的問題,故本研究目的是再找尋以何種缺陷結構較適合作為陰極材料,改善通放電不順的問題,以降低陰極材料於試用產品的調換所需的成本和時間,來提升實用性。   本文利用第一原理的密度泛函理論(DFT),對陰極材料石墨烯缺陷與過氧化鋰Li2O2、(Li2O2)2做模擬,透過其能量值與結構圖,探討過氧化鋰對陰極材料做物理吸附的情況,另一方面,亦模擬過氧化鋰或氧氣對摻雜氮之石墨烯的吸附行為,探討氧氣流通量與堆積的問題,以決定何種陰極材料的可行性。   由吸附能發現,過氧化鋰在石墨烯缺陷的物理吸附比起石墨烯來的大,並比較了過氧化鋰對四種缺陷的吸附能,得知T5T7缺陷的吸附能最大,亦即對過氧化鋰的吸引力較大,另外,再摻雜氮後的SVD缺陷,則是可是增大其表面積,促進對過氧化鋰或氧氣的附著,而後比較了各種陰極材料的摻氮數量後,證明了當摻氮的濃度越高,氧氣流通量亦越高,其中又以石墨氮,對氧氣的吸附最大。
Date of Award2014 Aug 15
Original languageChinese
SupervisorTei-Chen Chen (Supervisor)

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以第一原理探討鋰空氣電池之石墨烯缺陷或摻雜缺陷對過氧化鋰堆積之影響
廷廸, 江. (Author). 2014 Aug 15

Student thesis: Master's Thesis