کاربرد روش محاسباتی مکانیک کوانتومی (DFT) در باتری های لیتیوم-هوا

باتری های لیتیوم-هوا، باتری های نوظهوری هستند که از آن ها به عنوان جایگزین باتری های لیتیوم-یون یاد می شود. باتری های لیتیوم-هوا دارای انرژی ویژه تئوری بسیار بالا هستند و می توانند در خودروهای الکتریکی به کار گرفته شوند. با این حال، باتری های لیتیوم-هوا هنوز با توجه به چالش هایی که دارند، به مرحله صنعتی شدن و تولید انبوه وارد نشدند. از جمله چالش های این نوع باتری می توان به سینتیک کند واکنش های فرایند شارژ و تخلیه، بسته شدن حفرات کاتد در طی تخلیه و اضافه پتانسیل بالا در فرایند شارژ و تخلیه اشاره کرد. یکی از بهترین راه ها برای حل این مشکلات، طراحی یک الکتروکاتالیست کارآمد برای کاتد باتری های لیتیوم-هوا است. برای طراحی یک الکتروکاتالیست بهینه و همچنین، پیش بینی عملکرد آن به عنوان کاتد باتری های لیتیوم-هوا، می توان از روش محاسباتی مکانیک کوانتومی تئوری تابع چگالی (DFT) استفاده کرد. به کمک این روش، علاوه بر بررسی پارامترهای ساختاری و الکترونیکی الکتروکاتالیست های مختلف، می توان مکانیسم فرایند های شارژ و تخلیه در کاتد باتری لیتیوم-هوا را پیش بینی کرد و مسیرهای احتمالی واکنش های شارژ و تخلیه باتری را مورد بررسی قرار داد و در نهایت، مناسب ترین ساختار را به عنوان یک الکتروکاتالیست کارآمد پیشنهاد داد.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم-هوا ، کاتد ، الکتروکاتالیست ، DFT