TY - JOUR ID - 88927 TI - بررسی نظری خواص و رفتار LiFePO4 به عنوان کاتد باتری لیتیم-یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی JO - مواد و فناوری‌های پیشرفته JA - JAMT LA - fa SN - 2783-0810 AU - کلانتریان, محمد مهدی AD - پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، ایران، کرج Y1 - 2019 PY - 2019 VL - 8 IS - 1 SP - 45 EP - 53 KW - باتری KW - لیتیم- یون KW - LiFePO4 KW - نظریه تابعی چگالی KW - DFT DO - 10.30501/jamt.2019.88927 N2 - کاتد در باتری ­های لیتیم- یون تعیین­ کننده کارآیی و رفتار این نوع وسایل ذخیره انرژی می باشد. 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 روش های 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 می­ نماید. 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 می­ دهد که این پدیده می ­تواند موجب خروج یکنواخت لیتیم به ­صورت آبشاری/دومینویی در جهت محور c گردد. این پدیده می ­تواند مسئول ایجاد ولتاژ یکنواخت برای این کاتد در هنگام شارژ/تخلیه باشد. محاسبات ولتاژ نظری نشان داد نزدیک­ ترین مقادیر محاسبه شده ولتاژ به مقدار آزمایشگاهی (V2/3) متعلق به روش­ های GGA+U، GGA و mBJ است. بر طبق چگالی حالات محاسبه شده، ساختار قبل از خروج لیتیم (LiFePO4) نیمه­ هادی نوع N و ساختار پس از خروج لیتیم (FePO4) نیمه ­هادی نوع P می ­باشد. ترکیب دیود بایاس معکوس اتصال P-N موجب نرخ ­پذیری 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 پلی­ آنیون ­ها نرخ­ پذیری بهتری دارد. از دست دادن لیتیم و انتقال حالت یونی Fe از II به III موجب افزایش رسانش می­ گردد. مسئول این پدیده اوربیتال­ های خالی 3d-Fe می­ باشند. UR - https://www.jamt.ir/article_88927.html L1 - https://www.jamt.ir/article_88927_ac919d84411727e9e836a164679ed522.pdf ER -