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离子嵌入电化学反应机理的理解及性能预测:从晶体场理论到配位场理论
文献摘要：
配位场理论融合了晶体场的静电作用和分子轨道的共价作用于1952年首次被提出,是解析热力学、地质矿物学和电化学系统中的结构畸变、热力学性质和磁性等物理/化学问题的基础.其中对于近年来快速发展的单价/多价金属离子电池领域,其电极材料通常是含有d电子的过渡金属化合物,目前仍普遍存在对具有不同配位场过渡金属电极材料中离子脱嵌电压、比容量以及相结构稳定等微观结构/电荷转移性能调控机理认识的不足.本文从配位场理论方法出发并结合可直接计算电子分布及占据特性的第一性原理计算方法,对离子脱嵌电化学过程中决定电压的费米能级计算模型、衡量相结构稳定性的晶体场稳定化能计算公式、调控阴离子氧化还原活性的理论模型等进行了严格的推导.在此基础上,提出针对刚性带体系的电压调控和含不同周期过渡金属材料相结构稳定性预测等一系列电极能量密度/相稳定性改进策略,并成功设计出无过渡金属Li(Na)BCF2/Li(Na)B2C2F2正极及嵌入式反应无锂MX2正极两种新型电极材料.本工作拓展了配位场理论在离子嵌入电化学中的应用,为从电子的能带调控角度设计高能量密度嵌入式电极材料提供了新思路.
文献关键词：
晶体场理论;配位场理论;阴离子氧化还原活性;费米能级;电子结构调控
中图分类号：
作者姓名：
王达;周航;焦遥;王佳民;施维;蒲博伟;李铭清;宁芳华;任元;喻嘉;李亚捷;李彪;施思齐
作者机构：
上海大学材料科学与工程学院,上海 200444;上海大学可持续能源研究院,上海 200444;上海大学材料基因组工程研究院,上海 200444;法兰西学院,法国 巴黎 UMR 8260;之江实验室,浙江 杭州 311100
文献出处：
引用格式：
[1]王达;周航;焦遥;王佳民;施维;蒲博伟;李铭清;宁芳华;任元;喻嘉;李亚捷;李彪;施思齐-.离子嵌入电化学反应机理的理解及性能预测:从晶体场理论到配位场理论)[J].储能科学与技术,2022(02):409-433
A类：
配位场理论,多价金属离子,阴离子氧化还原活性,BCF2,B2C2F2
B类：
电化学反应,化学反应机理,性能预测,晶体场理论,论到,理论融合,静电作用,分子轨道,共价作用,地质矿物,矿物学,电化学系统,结构畸变,热力学性质,磁性,化学问题,单价,金属离子电池,电极材料,过渡金属化合物,金属电极,脱嵌,比容量,相结构,电荷转移,转移性,性能调控,调控机理,机理认识,理论方法,直接计算,电子分布,第一性原理计算方法,化学过程,费米能级,结构稳定性,稳定化,电压调控,金属材料,稳定性预测,相稳定性,稳定性改进,改进策略,无过,Li,Na,正极,MX2,新型电极,能带调控,高能量密度,电子结构调控
AB值：
0.301531
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