#제일원리계산 | EnergyNews

질소 기능화 V2B MBene(V2BN2)의 리튬·나트륨 이온 배터리 음극 가능성: 제일원리 계산 연구

연구진은 제일원리(first-principles) 계산으로 질소로 기능화된 2차원 MBene 소재 V2BN2를 리튬·나트륨 이온 배터리 음극(anode) 후보로 평가했다. 포논 분산(phonon dispersion)과 제일원리 분자동역학(AIMD) 계산으로 동역학적·열적 안정성을 확인했고, 전자 밴드 구조와 상태밀도 분석에서 금속성을 보였으며, 바더 전하(Bader charge) 분석에서는 Li/Na 흡착 시 상당한 전하 재분포가 나타나 기능화되지 않은 원래 소재보다 이온-기판 상호작용이 강해진다고 보고했다. Li와 Na의 다층 흡착을 가정한 이론적 비용량(theoretical specific capacity)은 각각 1524, 762 mAh/g, 개방회로전압(open circuit voltage)은 각각 0.73 V, 0.23 V로 계산됐고, 이온 이동 에너지 장벽은 Li 0.49 eV, Na 0.29 eV로 제시됐다. 다만 이는 모두 계산으로 얻은 이론값이며 초록에는 실제 합성이나 셀 수준 실험 검증이 제시되지 않았다.

9월 10일

배터리·ESSarXiv 배터리

리튬 칼코할라이드 안티페로브스카이트의 음이온 자리 교환과 변형에 따른 안정성·밴드갭 계산 연구

연구진은 리튬 칼코할라이드 안티페로브스카이트(Li₃BA, A = O, S, Se, Te, Po; B = F, Cl, Br, I)에서 음이온 자리를 서로 바꾼 입방정 유도체(Li₃AB)를 계산으로 조사했습니다. 상대 에너지 계산 결과 팔면체(octahedron) 내부에 더 작은 음이온이 위치할 때 구조가 안정화되는 경향이 나타났고, 격자동역학 계산에서 에너지적으로 가장 안정한 Li₃FA(A = Te, Po)와 Li₃OB(B = Cl, Br, I)는 허수 포논 모드 없이 동역학적으로도 안정한 입방정 상으로 확인됐습니다. 반면 Li₃FS와 Li₃FSe는 에너지적으로는 안정하나 평형 상태에서 동역학적으로 불안정했고, 삼축 압축 변형(triaxial compressive strain)을 가하면 동역학적으로 안정해졌습니다. 전자구조와 상태밀도(DOS) 계산에서는 음이온 교환에 따라 밴드갭이 크게 달라졌으며, 수 % 수준의 변형만으로 밴드갭을 전기화학적 안정성 창(electrochemical stability window) 범위 안에서 조절할 수 있음을 보였습니다. 다만 이 연구는 전산 계산에 기반한 것으로 실험적 합성이나 이온전도도 측정은 초록에 제시되지 않았습니다.

8월 24일