【摘 要】
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科技的高速发展带来的不仅仅是社会的繁荣,同时与之而来的还有能源紧缺和环境污染等问题。因此,发展清洁能源和大规模储能已经成为了现阶段的主要任务。在这样的背景下,锂（钠）离子电池作为电化学储能方式之一,受到社会各界的广泛关注。然而,目前锂（钠）离子电池发展道路上的主要障碍为正极材料的能量密度始终没有办法在保证安全性的同时得到大幅提高。因此,为了满足人类对锂（钠）离子电池日益增长的需求,势必要开发能量密
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科技的高速发展带来的不仅仅是社会的繁荣,同时与之而来的还有能源紧缺和环境污染等问题。因此,发展清洁能源和大规模储能已经成为了现阶段的主要任务。在这样的背景下,锂（钠）离子电池作为电化学储能方式之一,受到社会各界的广泛关注。然而,目前锂（钠）离子电池发展道路上的主要障碍为正极材料的能量密度始终没有办法在保证安全性的同时得到大幅提高。因此,为了满足人类对锂（钠）离子电池日益增长的需求,势必要开发能量密度高、循环稳定性好的新型正极材料。在过去的几十年中,人们已经做了大量的努力来提高锂（钠）离子电池正极材料的容量,从实验和理论计算的角度对充放电过程中的氧化还原反应进行了广泛的研究。若有阴离子参与氧化还原反应,材料的能量密度可能得到提高。因此,为了能够找到能量密度高的新型正极材料,必须深入理解充放电过程的机理,探究氧化还原反应背后所蕴含的机制。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,将氧化物（LiCrO2,NaCrO2）与硫化物（LiCrS2,NaCrS2）的电子性质以及在充放电过程中的氧化还原反应进行了比较研究。Bader电荷的计算结果表明,在充放电的过程中,不管是硫化物还是氧化物,阴离子（O2-,S2-）不仅被氧化,而且起主要作用。除此之外,S2-失去的电子明显大于O2-,这与S的电负性比O要小的事实一致。值得注意的是,Cr离子在硫化物和氧化物中呈现出不一样的特征,在氧化物中,Cr离子的表现为失电子;而在硫化物中,Cr离子却得到了一小部分电子（小于0.1e）。这也就是说,对于硫化物,S2-转移了一小部分电子给Cr3+。结果表明,对于LiCrX2和NaCrX2（X=O,S）,电荷转移都发生在S-3p/O-2p电子态与Cr-3d电子态之间。阴离子（O2-,S2-）参与的氧化还原反应,可以通过强p-d杂化作用将O/S能级推向以及越过费米能级来理解。
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