Pt掺杂CeO₂对磷酸铁锂电池热失控特征气体CO的吸附与传感机理研究

摘要

近年来，磷酸铁锂储能电池热失控现象引发的安全问题备受关注，热失控气体特征量的有效检测对评估其运行状态具有重要意义，其中一氧化碳（CO）是磷酸铁锂储能电池过充热失控的重要特征气体。基于第一性原理建立了本征二氧化铈（CeO₂）、铂（Pt）掺杂改性CeO₂模型及CO吸附模型，从吸附能、电荷转移、能带、态密度等方面分析了CeO₂基气敏材料的改性机理和气体吸附机理。结果表明本征二氧化铈吸附一氧化碳（CO—CeO₂）的吸附能仅为-0.202 8 eV,表现出较弱的物理吸附能力，而铂掺杂二氧化铈（Pt—CeO₂）对CO的吸附能达到-0.802 0 eV,表现出优异的化学吸附性能，对应的电荷转移值为0.029 0 e,掺杂Pt后CeO₂的能带从1.933 eV降低到1.259 eV,对CO的吸附距离从3.183?缩短为2.021?。因此，Pt掺杂改性CeO₂可作为磷酸铁锂电池热失控特征气体CO检测传感器的候选者，为开发高灵敏、低功耗的磷酸铁锂储能电池热失控特征气体检测传感器提供理论支撑。

关键词

磷酸铁锂电池 / 热失控特征气体 / CO气体 / Pt—CeO₂ / 第一性原理计算