锂离子电池非晶态电解质研究中的物理问题

论文摘要

锂离子二次电池非晶态电解质作为研究热点,同时也是凝聚态物理学中最为活跃的领域之一,并且成为材料科学的一个前沿部分。锂离子二次电池非晶态电解质中涉及了大量的物理问题。研究和发现其与物理相关的知识,有利于我们对锂电池材料的开发。 对于非晶体,没有晶体那样的严格的周期结构,但是由于使固体结合的键相互作用根本上决定着短程有序,于是在非晶体和在晶体中一样,短程有序在本质上是同样确定的。其区别在于晶体长程有序而非晶体长程无序,因此表现出不同于晶体的性质。 把非晶态的形成过程看成是成核率非常小或者晶核成长速度非常慢的结晶过程,从而就可把晶体的生长理论直接用于讨论非晶态的形成;从结晶动力学的观点出发讨论了物质形成非晶态的能力;介绍了从T-T-T图（时间-温度-转变曲线,也叫三T图）计算物质临界冷却速度Q*的方法。这些对于开发新型非晶态材料,探索制备非晶态材料的新途径,了解材料的稳定性都有重要意义的。 自由体积模型是玻璃化转变中应用最广泛的一个,液体玻璃态转变是分子自由体积微观变化的宏观表现;公有熵的增长是玻璃态液态转变的一个基本特征。 引用能斯特-爱因斯坦（Nernst-Einstein）方程,计算了玻璃态电解质Li6Si2O2S5（Li2S-SiS2-Li4SiO4）的理论电导率为10-3S/cm。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1-1 锂电池的发展与工作原理
• 1-1-1 锂离子电池的诞生与发展
• 1-1-2 锂离子电池的分类与原理
• §1-2 锂离子固体电解质的研究回顾
• 1-2-1 晶态锂离子固体电解质
• 1-2-2 玻璃态锂离子固体电解质
• 1-2-3 发展展望
• §1-3 本工作研究内容和意义
• 第二章 非晶态固体电解质的结构描述
• §2-1 配位数
• §2-2 径向分布函数
• 第三章 锂电池非晶态电解质的物理问题
• §3-1 非晶态电解质的物理结构——无规网络
• §3-2 制备中的相变原理
• 3-2-1 非晶态固体的形成本质
• 3-2-2 非晶态固体的形成能力
• 3-2-3 形成非晶态固体所需要的临界冷却速度
• §3-3 逾渗
• 3-3-1 自由体积模型
• 3-3-2 公有熵和逾渗
• 第四章 电导率理论上限的计算
• §4-1 非晶态锂电池电解质的锂离子导电
• §4-2 原理
• 4-2-1 导电原理
• 4-2-2 扩散理论
• §4-3 计算与结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的工作