بررسي نظري خواص و رفتار LiFeSO4F به عنوان كاتد باتري ليتيم‌-يون با استفاده از نظريه تابعي چگالي

كاتد در باتري‌هاي ليتيم-يون مهمترين بخش و تعيين كننده كارآيي و رفتار اين وسايل ذخيره انرژي مي‌باشد. ماده كاتدي LiFeSO4F با ساختار تاووريت و گروه فضايي C2/c مورد بررسي نظريه تابعي چگالي (DFT) با استفاده از كد Wien2k قرار گرفت. محاسبات با استفاده از روش‌هاي GGA، GGA+U و PBE-Fock-α (از روش هاي Hybrid functionals، HF) انجام شدند. محاسبات ساختاري نشان داد اين كاتد پس از خروج ليتيم پايداري خود را حفظ مي‌نمايد. محاسبات ولتاژ نظري نشان داد نزديك‌ترين مقادير محاسبه شده ولتاژ به مقدار آزمايشگاهي (V 3.9) متعلق به روش‌هايHF و GGA+U است. بر طبق چگالي حالات (DOS) محاسبه شده، ساختار قبل از خروج ليتيم نيمه‌هادي نوع n و ساختار پس از خروج ليتيم نيمه هادي نوع p مي‌باشد. با وجود اينكه به دليل ساختار باز اين كاتد انتظار مي رود نرخ‌پذيري اين كاتد مناسب باشد، با اين حال تركيب ديود باياس معكوس اتصال pn موجب نرخ‌پذيري كمتر اين كاتد نسبت به كاتدهاي اكسيدي شده است. براي اولين بار، نوار ممنوعه ذاتي‌وار و غيرذاتي‌وار براي اين كاتد با روش‌هاي مختلف محاسبه و گزارش شدند.