Методы компьютерного моделирования для прогнозирования производительности материалов катодов Li -ионных батарей
М.Ю. Арсентьев, П.А. Тихонов, М.В. Калинина, Т.Л. Егорова, А.В. Шмигель
ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2014.6.022
Оригинальная статья
Аннотация: Электрическая проводимость, в частности ионная проводимость, является одним из главных препятствий на пути дальнейшего совершенствования литий-ионных батарей и, как ожидается, будет оставаться таковой в обозримом будущем. Без высокой ионной проводимости LiCoO2 не было бы возможно создание Li − ионных батарей на его основе. Компьютерное моделирование является важным и критическим компонентом для поиска лучших материалов для Li − батарей. Повышение
производительности при сохранении точности расчетов является основным условием при выборе материалов. В данном исследовании предложен новый метод, базирующийся на совместном использовании методов кристаллохимического анализа и теории функционала электронной плотности. Данный метод позволяет строить энергетически наиболее выгодные топологии путей миграции и анализировать величину радиуса каналов без использования ресурсоемких компьютерных вычислений.
Ключевые слова: Li − ионные батареи, суперконденсаторы
- Арсентьев Максим Юрьевич – к.х.н., с.н.с. лаборатории исследования наноструктур, ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
- Тихонов Петр Алексеевич – д.х.н., доцент, советник лаборатории исследования наноструктур, ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
- Калинина Марина Владимировна – к.х.н, с.н.с. лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
- Егорова Татьяна Леонидовна – инженер-исследователь лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
- Шмигель Анастасия Владимировна – инженер-исследователь лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН»
Ссылка на статью:
Арсентьев, М.Ю. Методы компьютерного моделирования для прогнозирования производительности материалов катодов Li -ионных батарей / М.Ю. Арсентьев, П.А. Тихонов, М.В. Калинина, Т.Л. Егорова, А.В. Шмигель // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2014. - Вып. 6. - С. 22-28. DOI: 10.26456/pcascnn/2014.6.022. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
10. Тихонов, П.А. Керамика и тонкие слои на основе трех-компонентной системы ZrO CeO Al O 2 2 23 − − как перспективные твердые электролиты / П.А. Тихонов, В.П. Попов, М.Ю. Арсентьев, Л.И. Подзорова, А.С. Ильичева, И.В. Чернышева, Н.С. Андреева // Огнеупоры и техническая керамика. – 2009. – № 6. – С. 7-11.
11. Тихонов, П.А. Протонопроводящая керамика и тонкие пленки на основе цирконатов La и Sm / П.А. Тихонов, М.В. Калинина, М.Ю. Арсентьев, К.Э. Пугачев // Физика и химия стекла. – 2012. – Т. 38. – № 4. – С. 553-564.
12. Шилова, О.А. Керамические нанокомпозиты на основе оксидов переходных металлов для ионисторов / О.А. Шилова, В.Н. Антипов, П.А. Тихонов, И.Ю. Кручинина, М.Ю. Арсентьев, Т.И. Панова, Л.В. Морозова, В.В. Московская, М.В. Калинина, И.Н. Цветкова // Физика и химия стекла. – 2013. – Т. 39. – № 5. – С. 803-815.
13. Тихонов, П.А. Наноразмерные пленки на основе диоксидов циркония и церия / П.А. Тихонов, М.Ю. Арсентьев, М.В. Калинина // Физика и химия стекла. – 2010. – Т. 36. – № 2. – С. 289-296.
14. Абрашова, Е.В. Получение и анализ спектральных характеристик нанокомпозитов на основе широкозонных проводящих металлоксидов системы ZnO SnO SiO − −2 2 / Е.В. Абрашова, М.В. Барановский // Известия СПбТЭТУ «ЛЭТИ». – 2013. – Т. 5. – С. 16-21.
15. Abrashova, E.V. Functional nanomaterials based on metal oxides with hierarchical structure / E.V. Abrashova, I.E. Gracheva, V.A. Moshnikov // Journal of Physics: Conference Series. – 2013. – V. 461. – Сonference 1. – P. 012019.
16. Грачева, И.Е. Обобщение результатов анализа величины фрактальной размерности золь-гель пористых иерархических структур / И.Е. Грачева, В.А. Мошников, Е.В. Абрашова // Материаловедение. – 2013. – № 6. – С. 13-22.
17. Abrashova, E.V. Metal oxide 2 2 SnO ZnO SiO − − films prepared by sol-gel / E.V. Abrashova, I.E. Gracheva, V.A. Moshnikov // Smart Nanocomposites. – 2014. – V. 4. – I. 2. – P. 1-7.
18. http://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion
19. Blatov, V.A. Multipurpose crystallochemical analysis with the program package TOPOS / V.A. Blatov // International Union of Crystallography Computing Commission Newsletter. – 2006. – P. 4-38.
20. Anurova, N.A. Migration maps of Li+ cations in oxygen-containing compounds / N.A. Anurova, V.A. Blatov, G.D. Ilyushin, O.A. Blatova, A.K. Ivanov-Schitz, L.N. Dem’yanets // Solid State Ionics. – 2008. – V. 179. – I. 39. – P. 2248-2254.
21. Soler, J.M. The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation / J.M. Soler, E. Artacho, J.D. Gale, A. Garcia, J. Junquera, P. Ordejon, D. Sanchez-Portal // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2002. – V. 14. – № 11. – P. 2745-2779.
22. Junquera, J. Numerical atomic orbitals for linear-scaling calculations / J. Junquera, O. Paz, D. Sanchez-Portal, E. Artacho // Physical Review B. – 2001. – V. 64. – I. 23. – P. 235111-1-235111-9.
23. Islam, M.S. Atomic-Scale Investigation of Defects, Dopants, and Lithium Transport in the LiFePO4 Olivine-Type Battery Material / M.S. Islam, D.J. Driscoll, C.A.J. Fisher, P.R. Slater // Chemistry of Materials. – V. 17. – I. 20. – P. 5085-5092.
24. Van der Ven, A. Lithium diffusion mechanisms in layered intercalation compounds / A. Van der Ven, G. Ceder // Journal of Power Sources. – 2001. – V. 97-98. – P. 529-531.