شبیه سازی دینامیک مولکولی فرآیند نفوذ یون لیتیوم در ماده ی کاتدی لیتیوم-نیکل-کبالت-اکسید

لیتیوم-کبالت-اکسید (licoo2) و لیتیوم-نیکل-اکسید (linio2) به عنوان اکسیدهای لایه ایِ لیتیوم برای استفاده در باتری های قابل شارژ یون-لیتیوم به عنوان مواد کاتدی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. درک فرآیند نفوذ یون لیتیوم در این مواد در مقیاس مولکولی، برای بهینه سازی خواص آن ها بسیار حائز اهمیت می باشد. روش شبیه سازی دینامیک مولکولی (md) برای بررسی نفوذ یون لیتیوم در مقیاس مولکولی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی، نفوذ یون لیتیوم درون مواد کاتدی licoo2 و لیتیوم-نیکل-کبالت-اکسید (lini1-xcoxo2) مورد بررسی قرار گرفته است. بر مبنای نتایج بدست آمده ضریب نفوذ یون لیتیوم در مواد کاتدیِ lini1-xcoxo2 با نسبت های متفاوت کبالت و نیکل در مرتبه ی cm2/s 12-10 می باشد. علاوه بر این مشاهده شد که با افزایش ولتاژ و کاهش محتوای لیتیوم، ضریب نفوذ در ماده ی کاتدیِ licoo2 افزایش می یابد. با مقایسه ی ضریب نفوذ یون لیتیوم در راستاهای گوناگون، مشخص گردید که حرکت یون های لیتیوم در راستای عمود بر لایه های licoo2 به مقدار محسوسی دشوارتر از نفوذ و جنبش یون های لیتیوم در راستای موازی با لایه ها می باشد.از سوی دیگر نتایج بدست آمده از جایگزینی جزئی یون های fe3+ به جای یون های co3+ به منظور افزایش پایداری و ظرفیت، کاهش اندکی را در مقادیر ضریب نفوذ نشان می دهد. نتایج حاصل با مشاهدات تجربی هم خوانی قابل قبولی دارد.