30330

مطالعه اثر آلايش آنيون‌ها در ساختار كاتد ليتيومي غني شده منگنزي در باتري‌هاي قابل‌شارژ ليتيوم - يوني

كارشناسي ارشد

فيزيك- فيزيك ماده چگال

1400

1402/6/29

اميرحسين احمدخان كردبچه

فيزيك

باتوجه به فراگيرشدن استفاده از دستگاه‌هاي الكترونيكي قابل حمل، توسعه منبع ذخيره انرژي الكتريكي اين دستگاه‌ها به امري ضروري تبديل شده است. رايج‌ترين باتري‌هاي مورد استفاده در اين دستگاه‌ها، باتري‌هاي ليتيوم - يوني (LIBs) هستند. يكي از چالش‌هاي بهبود عملكرد باتري‌هاي ليتيوم - يوني براي برآوردن نيازهاي روز افزون براي ذخيره انرژي، توسعه مواد كاتدي مناسب است. يكي از روش‌ها براي بهبود عملكرد الكتروشيميايي باتري‌هاي ليتيوم - يوني، آلايش آنيون‌ها در ساختار كاتد مي‌باشد. آلايش آنيوني توسط جايگزيني اكسيژن با آنيون‌هاي F-، Cl- و پلي آنيون‌هاي (PO4)3- انجام شده است. اخيراً، آلايش آنيون‌ها در حال تبديل شدن به يك رويكرد اميدوار كننده براي بهبود پايداري ساختاري و عملكرد الكتروشيميايي مواد كاتدي با ساختار لايه اي براي باتري‌هاي ليتيوم - يوني از نوع ليتيوم غني شده، نيكل غني شده و ليتيوم غني شده منگنزي است. در اين پژوهش به دنبال آن هستيم كه خواص الكتروني در ماده كاتد در سيستم مورد ملاحظه (〖Li〗_2 MnO_3) را، در وضعيت هاي ليتيده شده (جذب ليتيوم) و ديليتيده شده (واجذب ليتيوم) در حالت هاي اسپيني up و down با استفاده از رهيافت نظريه تابعي چگالي (DFT) با استفاده از نرم افزار WIEN2k بررسي كنيم. سپس با آلايش تعدادي از آنيونهاي مناسب (F^-,〖Cl〗^-,N^-)، بررسي هاي فوق را تكرار كرده و به توصيف عملكرد باتري بپردازيم.

1402/10/20

Investigation of the effect of anions impurity in the structure of manganese-enriched lithium cathode in rechargeable lithium-ion batteries

9/19/2024 12:00:00 AM

With the widespread use of portable electronic devices, the development of efficient energy storage solutions for their electronic components has become imperative. Lithium-ion batteries (LIB s) are the most common power source for these devices. One of the challenges in improving the performance of LIBs to meet the growing energy storage demands is the development of suitable cathode materials. An effective method to enhance the electrochemical performance of lithium-ion batteries involves anion doping in the cathode structure. Anion doping is achieved by replacing oxygen with anions such as F^-, 〖Cl〗^-, and poly-anions 〖(〖PO〗_4)〗^(3-). Recently, anion doping has emerged as a promising approach to improve the structural stability and electrochemical performance of layered cathode materials for lithium-ion batteries, specifically those rich in lithium, nickel, and manganese. In this research, we aim to investigate the electronic properties of the cathode material in the studied system 〖Li〗_2 MnO_3 in lithiated (lithium-absorbed) and delithiated (lithium-depleted) states with spin-up and spin-down configurations using density functional theory (DFT ) implemented in the WIEN2k software. Subsequently, by doping selected anions (F^-, 〖Cl〗^-, N^-), we replicate the investigations and provide insights into the battery performance. This research contributes to the understanding of anion doping effects on electronic properties, offering valuable information for the design and improvement of lithium-ion batteries.

باتري ليتيوم – يوني , ماده كاتدي , آلايش آنيون‌ها , مواد ليتيومي غني شده منگنزي , نظريه تابعي چگالي

Lithium-Ion Battery , Cathode material , Anion Doping , Lithium-Rich Manganese-Based Materials , Density functional theory (DFT)

Ali Jamshidi

Dr. Amir Hossein Ahmad Khan Bache