پ90

Electronic properties of LiCoO2 by density functional theory

كارشناسي ارشد

فيزيك گرايش: حالت جامد

دانشگاه پيام نور مركز پرند

1394

1394/11/25

عالي

92ص.

صبوري دودران ، اميرعباس

صفّارزاده ، عليرضا

71-74

نظريه تابعي چگالي(DFT)، روش امواج تخت خودسازگار (PWscf)، انرژي تبادلي همبستگي، ليتيوم كبالت اكسيد، ليتيوم نيكل اكسيد، باتري ليتيومي.

Density functional theory(DFT), Plane Wave self consistent field(PWscf), exchange an​d correlation functional, LiCoO2, LiNiO2, Li-ion batteries.

دانشگاه پيام نور مركز پرند

در ابزارهاي الكترونيكي قابل حمل، به طور استاندارد، از باتريهاي ليتيومي به عنوان منبع انرژي استفاده ميشود. يك باتري ليتيومي حداقل از سه جزء تشكيل ميشود كه عبارتند از: كاتد، آند و الكتروليت. هزينه و معيار عملكرد اين باتريها اغلب توسط كاتد تعيين ميشود. مواد مورد استفاده به عنوان كاتد را ميتوان از نظر ساختار بلوري به سه گروه لايه اي، اسپينل و اليوين تقسيم كرد. مواد لايه اي براي سيستمهاي با انرژي بالا استفاده ميشوند. L i C o O 2 و L i N i O 2 به عنوان مواد كاتدي براي باتريهاي ليتيومي مطرح شده اند. براي اين تركيبات ساختار لايه اي گزارش شده است. در اين مطالعه، به بررسي خواص الكتروني ليتيوم كبالت اكسيد ميپردازيم. همچنين در اين تركيب، كبالت را با نيكل تعويض نموده و سپس خواص الكتروني ليتيوم نيكل اكسيد را مورد مطالعه قرار داديم. بررسي خواص الكتروني اين تركيبات با بهره گيري از نظريه ي تابعي چگالي(D F T) و استفاده از روش امواج تخت خودسازگار (P W s c f) صورت گرفته است. تقريب به كار رفته از نوع G G P B E است. براي رسم ساختار نواري L i C o O 2 و L i N i O 2، علاوه بر تقريبي كه ذكرشد، از تقريب L D A نيز استفاده شد. پس از رسم ساختار نواري اين تركيبات، منحني چگالي حالت اسپيني آنها محاسبه گرديد. نشان داده ميشود كه L i C o O 2 يك عايق غيرمغناطيسي و L i N i O 2 يك فرومغناطيس فلزي است. نيكل و كبالت از عناصر واسطه ميباشند كه داراي اوربيتال d نبمه پر هستند. حضور اتم كبالت و نيكل در شبكه و اثرات شبكه بر آنها، ميتواند موجب مغناطيسي شدن ماده شود. مشاهده ميشود كه اثرات شبكه، اوربيتال d را به دو بخش سه گانه ي t 2 g و دوگانه ي e g تقسيم ميكند. با محاسبات D F T+U با مقادير پتانسيل هابارد مختلف تا 6 الكترون ولت، مشاهده گرديد كه همچنان L i C o O 2 يك ماده ي غيرمغناطيسي است و L i N i O 2 يك ماده ي مغناطيسي است كه مغناطش آن تغييري نمي كند.

1395/9/17

39079