بررسی نظری خواص و رفتار LiFePO4 به عنوان کاتد باتری لیتیم-یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی

author

Abstract:

کاتد در باتری­های لیتیم- یون تعیین­کننده کارآیی و رفتار این نوع وسایل ذخیره انرژی می­باشد. ماده کاتدی LiFePO4 (LFP) با ساختار اولیوین و گروه فضایی Pnma (اورتورمبیک) مورد بررسی نظریه تابعی چگالی (DFT) با کد Wien2k قرار گرفت. محاسبات با استفاده از روش‍های LSDA، PBE-GGA، LSDA+U ، GGA+U، پتانسیل Becke-Johnson بهبود یافته (mBJ) و PBE-Fock-α  انجام شدند. محاسبات ساختاری نشان داد ساختار این کاتد پس از خروج لیتیم پایداری خود را حفظ می­نماید. حجم ساختار محاسبه شده با روش GGA بزرگتر و با روش LSDA کوچکتر از حجم ساختار آزمایشگاهی تخمین زده شد. پس از خروج لیتیم بیشترین انقباض در صفحه ab رخ می­دهد که این پدیده می­تواند موجب خروج یکنواخت لیتیم به­صورت آبشاری/دومینویی در جهت محور c گردد. این پدیده می­تواند مسئول ایجاد ولتاژ یکنواخت برای این کاتد در هنگام شارژ/تخلیه باشد. محاسبات ولتاژ نظری نشان داد نزدیک­ترین مقادیر محاسبه شده ولتاژ به مقدار آزمایشگاهی (V2/3) متعلق به روش­های GGA+U، GGA و mBJ است. بر طبق چگالی حالات محاسبه شده، ساختار قبل از خروج لیتیم (LiFePO4) نیمه­هادی نوع N و ساختار پس از خروج لیتیم (FePO4) نیمه­هادی نوع P می­باشد. ترکیب دیود بایاس معکوس اتصال P-N موجب نرخ­پذیری کمتر این کاتد نسبت به کاتدهای اکسیدی، شده است. هرچند به دلیل موقعیت تراز فرمی و باندهای پذیرنده و گیرنده، این کاتد نسبت به بسیاری از پلی­آنیون­ها نرخ­پذیری بهتری دارد. از دست دادن لیتیم و انتقال حالت یونی Fe از II به III موجب افزایش رسانش می­گردد. مسئول این پدیده اوربیتال­های خالی 3d-Fe می­باشند.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

بررسی نظری خواص و رفتار LiFeSO4F به عنوان کاتد باتری لیتیم-‌یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی

کاتد در باتری‌های لیتیم-یون مهمترین بخش و تعیین کننده کارآیی و رفتار این وسایل ذخیره انرژی می‌باشد. ماده کاتدی LiFeSO4F با ساختار تاووریت و گروه فضایی C2/c مورد بررسی نظریه تابعی چگالی (DFT) با استفاده از کد Wien2k قرار گرفت. محاسبات با استفاده از روش‌های GGA، GGA+U و PBE-Fock-α (از روش های Hybrid functionals، HF) انجام شدند. محاسبات ساختاری نشان داد این کاتد پس از خروج لیتیم پایداری خود را حفظ...

full text

بررسی نظری جامع پلی‌مورف‌های مختلف Li2FeSiO4 به عنوان کاتد باتری لیتیم-یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی

جهت انجام مطالعات نظری بر Li2FeSiO4،چهار پلی‍مورف شناخته شده از این ماده مورد بررسی‍های نظریه تابعی چگالی (DFT) قرار گرفتند. در ابتدا، روش­های متنوع DFT (GGA/+U، LSDA/+U) در چارچوب دو نوع شعاع اتمی مختلف برای مشهورترین پلی­مورف (Pmn21) انجام شد. سپس، نتایج با داده­های آزمایشگاهی مقایسه شده و دقیق­ترین چارچوب/روش­ها انتخاب شده و سایر پلی­مورف­ها با آن­ها بررسی شد...

full text

بررسی نظری ناخالصی‌های نیکل و طلا بر خواص الکترونیکی گرافین با استفاده از نظریه تابعی چگالی

در این مقاله، خواص الکترونی گرافین در حضور وغیاب ناخالصی‌های نیکل و طلا با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی بررسی می‌شود. در تمامی موارد با استفاده از نتایج به دست آمده ساختار الکترونی، چگالی حالت‌ها، پایداری، گاف انرژی و گشتاور مغناطیسی مطالعه شده است. محاسبات ما با استفاده از نرم افزار SIESTA انجام شده و از تقریب‌های GGA و LDA برای پتانسیل تبادلی- همبستگی استفاده شده است. با افزایش اندازه‌ی م...

full text

خواص ساختاری والکترونی نانونوارهای گالیوم نیترید لبه زیگزاگ هیدروژنه با استفاده از نظریه تابعی چگالی

در این پژوهش خواص ساختاری و الکترونی نانونوارهای گالیوم نیترید لبه زیگزاگ هیدروژنه با عرض‌های 19.2، 24.85، 30.49 و 36.14 آنگستروم که متناظر هستند با شماره‌های زنجیرۀ زیگزاگ 3، 5، 7 و 9 با استفاده از اصول اولیه و روش نظریۀ تابعی چگالی بررسی شده است. این بررسی‌ها با استفاده از امواج تختِ تقویت‌شدۀ خطی با پتانسیل کامل FP-LAPW و کاربرد تقریب شیبِ تعمیم‌یافته برای پتانسیل تبادل‌ـ‌همبستگی صورت گرفته اس...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 8  issue 1

pages  45- 53

publication date 2019-05-22

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023