Abstract



 
   

Volume 7 - No. 2
A COMPREHENSIVE THEORETICAL STUDY OF LI2FESIO4 POLYMORPHS AS LI-ION BATTERIES CATHODE MATERIALS: DFT EVALUATIONS  
 

بررسی نظری جامع پلی¬مورف¬های مختلف Li2FeSiO4 به عنوان کاتد باتری لیتیم- یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی

محمد مهدی کلانتریان و سیروس عسگری

تاريخ ثبت اوليه: // ، تاريخ دريافت نسخه اصلاح شده: // ، تاريخ پذيرش قطعي: //

چكيده     جهت انجام مطالعات نظری بر Li2FeSiO4، چهار پليمورف شناخته شده از اين ماده مورد بررسيهاي نظریه تابعی چگالی (DFT) قرار گرفتند. در ابتدا، روش¬های متنوع DFT (GGA/+U، LSDA/+U) در چارچوب دو نوع شعاع اتمی مختلف برای مشهورترین پلی¬مورف (Pmn21) انجام شد. سپس، نتایج با داده¬های آزمایشگاهی مقایسه شده و دقیق¬ترین چارچوب/ روش¬ها انتخاب شده و سایر پلی¬مورف¬ها با آن¬ها بررسی شدند. خواص ساختاري، پايداري ساختار پس از خروج ليتيم، پايداري ترموديناميکي اين پليمورفها نسبت به يکديگر، ولتاژ نظري و خواص الکتريکي تمام پلی¬مورف¬ها بررسي شد. در تمام این بررسی¬ها پلی¬مورف¬های مختلف با هم مقایسه شدند. با استفاده از این مطالعات نظری، سازوکارهایی جهت درک رفتار این ماده کاتدی پیشنهاد شد.

كلمات كليدي    باتري، ليتيم- يون، کاتد، اورتوسيليکات آهن لیتیم، نظرية تابعي چگالي.



A Comprehensive Theoretical Study of Li2FeSiO4 Polymorphs as Li-ion Batteries Cathode Materials: DFT Evaluations

Mohammad Mahdi Kalantarian and Sirous Asgari

Abstract    Li2FeSiO4 is one of the most promising cathode materials for application in high energy density Li-ion batteries. In order to evaluate the Li2FeSiO4 theoretically, its four known polymorphs are considered using density functional theory (DFT) framework. First, different DFT methods (LSDA/+U, GGA/+U) were employed for the best known polymorph (Pmn21) in two atomic-radial frame works (RFe=2.0 and RFe=1.75). Then, the results were compared by the experimentally published data in order to determine better atomic-radial framework for each DFT methods, i.e. LSDA(+U) and GGA(+U). The selected optimum methods were used for evaluation of the other polymorphs. Structural properties, structural stability after Li extraction, relative thermodynamic stability, theoretical voltage and electrical properties were calculated for all the polymorphs. In all these investigations polymorphs properties have been compared. Results showed structural stability of all polymorphs after extraction of one Li per formula. The most energetically stable polymorphs were determined to be P21/n and mod-Pmn21, respectively. Using the performed theoretical studies, we proposed a number of mechanisms to understand behaviors of the cathode material.

Keywords    Battery, Lithium-ion, Cathode, Lithium Iron Orthosilicate, Density Functional Theory (DFT).

 

منابع:

 
 Download PDF 


Term of Use  | Privacy Policy | Contact Us

Journal of Advanced Materials and Technologies
E-mail: office@jem.ir
Web Site: http://www.jamt.ir