شماره ركورد
34253
پديد آورنده
حسين محمدي
عنوان
بررسي و مطالعه Li2MO4 (M=W,Cr,Mo) به عنوان الكترود براي باتري هاي ليتيوم-يوني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك- فيزيك ماده چگال
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/6/31
استاد راهنما
اميرحسين احمدخان كردبچه
استاد مشاور
/
دانشكده
دانشكده فيزيك
چكيده
تركيبات Li₂MO₄ (M = W, Mo, Cr) بهعنوان مواد الكترود بالقوه براي باتريهاي ليتيوم يون (LIBs) مورد بررسي قرار ميگيرند. اين مواد به دليل ظرفيتهاي نظري بالا و پيكربنديهاي الكترونيكي متنوعي كه هنگام استفاده از فلزات انتقالي با والانس بالا نظير تنگستن، موليبدن و كروم حاصل ميشود، توجه زيادي را به خود جلب كردهاند. علاوه بر اين، وزنهاي اتمي نسبتاً بالاي اين فلزات انتقالي ميتواند به تقويت استحكام ساختاري و چگالي انرژي حجمي در طول چرخههاي الكتروشيميايي كمك كند. با اين حال، باتريهاي ليتيوم يون تجاري كنوني با محدوديتهايي از جمله چگالي انرژي، هزينه و پايداري بلندمدت مواجه هستند. در اين راستا، نتايج نظري بهدست آمده ميتواند پيشبيني كند كه اين مواد چگونه ميتوانند بهعنوان الكترود در باتريهاي ليتيوم يون استفاده شوند. براي تحليل خواص الكترونيكي و ساختاري اين مواد، از نرمافزار WIEN2k استفاده ميشود. اين نرمافزار كه براي انجام محاسبات تابع چگالي (DFT ) طراحي شده، قادر است تا دقيقترين نتايج را در زمينه خواص الكترونيكي، انرژي كل، ولتاژ و تغييرات ساختاري مواد ارائه دهد. با استفاده از روش موج تخت خطي با پتانسيل كامل FP-LAPW ، اين نرمافزار قادر است معادلات شرودينگر را بهطور دقيق حل كند و خواص مواد را در سطح اتمي مدلسازي كند. براي انجام شبيهسازيها از تكنيكهاي GGA و GGA+U براي بررسي پارامترهاي شبكه، تغييرات حجمي ساختارها و گاف باند در حالات مختلف ليتيده شده و دليتيده شده استفاده خواهد شد. محاسبات انجام شده در WIEN2k به ما اين امكان را ميدهد كه خواص الكترونيكي و ساختاري مواد Li₂MO₄ (M = W, Mo, Cr) را بهطور دقيق بررسي كرده و تغييرات آنها را در فرايند ليتيده شدن و دليتيده شدن مطالعه كنيم. اين تحليلها به درك بهتر پايداري ساختاري اين مواد در طول چرخههاي شارژ و دشارژ باتريها كمك ميكند و ميتواند به بهينهسازي ويژگيهاي الكترودها براي استفاده در باتريهاي ليتيوم يون نسل بعدي منجر شود. در نهايت، اين تحقيق با استفاده از شبيهسازيهاي محاسباتي پيشرفته به پيشبيني كاربرد اين مواد بهعنوان الكترود در باتريهاي ليتيوم يون ميپردازد و درك عميقي از رفتار آنها در شرايط عملياتي مختلف فراهم ميآورد. نتايج اين مطالعه ميتواند راهگشاي طراحي و توسعه مواد جديد با ويژگيهاي بهينه براي استفاده در باتريهاي ليتيوم يون با چگالي انرژي بالا، پايداري طولانيمدت و هزينه كمتر باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/05
عنوان به انگليسي
Investigating of the properties of the material Li2MO4 (M=W,Mo,Cr) as a possible electrode for lithium-ion battries
تاريخ بهره برداري
10/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسين محمدي
چكيده به لاتين
To continue this research, Li₂MO₄ compounds (M = W, Mo, Cr) are investigated as potential electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs). These materials have attracted significant attention due to their high theoretical capacities and diverse electronic configurations that result when high-valent transition metals, such as tungsten, molybdenum, and chromium, are incorporated. Furthermore, the relatively high atomic weights of these transition metals can enhance the structural robustness and volumetric energy densities during electrochemical cycling. However, current commercial lithium-ion batteries face limitations, particularly in terms of energy density, cost, and long-term stability. In this context, the theoretical results obtained can predict how these materials might be utilized as electrodes in lithium-ion batteries. For analyzing the electronic and structural properties of these materials, the WIEN2k software is employed. This software, designed for Density Functional Theory (DFT) calculations, can provide the most accurate results for electronic properties, total energy, voltage, and structural changes of materials. Using the FP-LAPW (Full-Potential Linearized Augmented Plane Wave) method, this software can solve the Schrödinger equations with high precision and model the properties of materials at the atomic level. For the simulations, GGA and GGA+U techniques are applied to study the lattice parameters, volumetric changes in the structures, and the band gap in fully lithiated and delithiated states. The calculations performed in WIEN2k allow for a detailed understanding of the electronic and structural properties of Li₂MO₄ (M = W, Mo, Cr) materials and provide insights into the changes that occur during lithium intercalation and deintercalation. These analyses help assess the structural stability of these materials over lithium cycles and their suitability as electrodes in next-generation lithium-ion batteries. Ultimately, this research uses advanced computational simulations to predict the application of these materials as electrodes in lithium-ion batteries and offers a deeper understanding of their behavior under various operating conditions. The findings from this study could pave the way for designing and developing new materials with optimized properties for high energy-density, long-term stable, and cost-effective lithium-ion batteries.
كليدواژه هاي فارسي
باتري ليتيوم-يوني , نظريه تابعي چگالي , ماده كاتدي , نرم افزار WIEN2K
كليدواژه هاي لاتين
Lithium-ion battries , density functional theory , Cathode materials , WIEN2K
Author
Hosein Mohamadi
SuperVisor
Dr.Amirhosein Ahmadkhan