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Estudio computacional de la intercalación de litio en canales de siliceno en un sustrato de carbono después de la dopaje por transmutación nuclear

Autores: Galashev, Alexander; Ivanichkina, Ksenia; Katin, Konstantin; Maslov, Mikhail

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Estudio computacional de la intercalación de litio en canales de siliceno en un sustrato de carbono después de la dopaje por transmutación nuclear


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Siliceno
Material de ánodo
Baterías de iones de litio
Dopaje por transmutación
Capacidad de la batería
Intercalación de litio

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El siliceno se considera el material de ánodo más prometedor para las baterías de iones de litio. En este trabajo, mostramos que la dopaje por transmutación hace que el siliceno sea sustancialmente más adecuado para su uso como material de ánodo. El siliceno de bicapa, tanto prístino como modificado, fue simulado en un sustrato de grafito utilizando el método clásico de dinámica molecular. Los parámetros de los potenciales de Morse para los elementos de aleación se determinaron utilizando cálculos mecánicos cuánticos. La principal ventaja del siliceno modificado es su baja deformabilidad durante la intercalación de litio y su posibilidad de obtener una capacidad de carga de batería significativamente mayor. Se calcularon perfiles horizontales y verticales de la densidad de litio, así como distribuciones de las tensiones más significativas en las paredes de los canales tanto en sistemas no dopados como dopados con diferentes brechas en los canales de siliceno. Se determinaron las energías de adsorción de litio en siliceno, incluido el siliceno dopado con fósforo. Se obtuvieron valores altos del coeficiente de autodifusión de átomos de litio en los canales de siliceno, lo que garantizó una alta velocidad de ciclado. Los cálculos mostraron que dicho dopaje aumentó la tensión normal en las paredes del canal lleno de litio en un 67%, pero no provocó una pérdida de resistencia mecánica. Además, el dopaje logró una mayor capacidad de batería y tasas de carga/descarga más altas.

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