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Enregistrement W2345208135 · doi:10.1149/ma2016-01/4/400

Thermophysical Properties of LiFePO<sub>4</sub>: DFT+U Computations Combined with a Thermodynamically Self-Consistent (TSC) Method

2016· article· en· W2345208135 sur OpenAlexaffabout
Ali Seifitokaldani, Aïmen E. Gheribi, M. Dolle, Patrice Chartrand

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineChemistry
ThématiqueAdvanced Physical and Chemical Molecular Interactions
Établissements canadiensPolytechnique MontréalUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésThermodynamicsDensity functional theoryHeat capacityMaterials scienceGround stateDebyeDebye modelAb initioStatistical physicsChemistryPhysicsComputational chemistryCondensed matter physicsAtomic physicsQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction LiFePO 4 (LFP) was proposed by Padhi et al. 1 in 1997 as a promising cathode material for Li-ion batteries and very soon became the center of attention for researchers and industries in energy fields. Nowadays, it is commercialized and available in mass production through different methods. A lot of improvements in terms of material and production process have been achieved since its nascence. Nevertheless, our thermodynamic knowledge about LFP is limited to handful experimental works 2 on heat capacity and few computational studies 3 to estimate elastic properties at ground state condition. Enlarging our knowledge about thermophysical properties of LFP such as elastic properties, Debye temperature, heat capacity and also thermal expansion at higher temperatures is a crucial key to expand the thermodynamic information, and consequently to answer the arising questions about phase equilibrium in production process. Methodology Here, we present the abovementioned thermophysical properties of LFP in a wide range of temperature by Density Functional Theory (DFT) and a new Thermodynamically Self-Consistent ( TSC) method 4 . The TSC method is, in summary, an extension of the quasi-harmonic approximation (QHA) satisfying the Maxwell relations and thus ensuring thermodynamic consistency. For future, we assay the effect of vacancy and also elemental substitution on thermophysical and electrochemical properties of LFP. Computational Details. We use Vienna ab initio Simulation Package (VASP) 5 to address our aim. Projected Augmented Wave (PAW) approach 6 and the General Gradient Approximation (GGA) of Perdew, Burke and Ernzerhof (PBE) 7 are used to represent the electron-ion core and electron-electron interactions, respectively. The Hubbard U correction to the GGA (GGA+U) equal to 5.3 eV for Fe in oxide systems is employed to address a correct band structure and binding energies. Our results indicate that, a cut-off energy of 520 eV and 3×4×5 Γ-centered k-points grid in first Brillouin zone with a Gaussian smearing parameter σ of 0.02 eV ensure the accuracy in energy of the system to be more than 0.01 meV. Acknowledgement. The authors would like to thank the Natural Science and Engineering Research Council of Canada (NSERC) for the financial support awarded to this project as part of the Automotive Partnership Canada (APC) program. References 1. Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Goodenough, J. B., Phospho‐olivines as Positive‐Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries. Journal of The Electrochemical Society 1997, 144 (4), 1188-1194. 2. (a) Loos, S.; Gruner, D.; Abdel-Hafiez, M.; Seidel, J.; Hüttl, R.; Wolter, A. U. B.; Bohmhammel, K.; Mertens, F., Heat capacity (Cp) and entropy of olivine-type LiFePO4 in the temperature range (2 to 773) K. The Journal of Chemical Thermodynamics 2015, 85 (0), 77-85; (b) Nanda, J.; Martha, S. K.; Porter, W. D.; Wang, H.; Dudney, N. J.; Radin, M. D.; Siegel, D. J., Thermophysical properties of LiFePO4 cathodes with carbonized pitch coatings and organic binders: Experiments and first-principles modeling. Journal of Power Sources 2014, 251 (0), 8-13. 3. (a) Maxisch, T.; Ceder, G., Elastic properties of olivine LixFePO4 from first principles. Physical Review B 2006, 73 (17), 174112; (b) Shang, S. L.; Wang, Y.; Mei, Z. G.; Hui, X. D.; Liu, Z. K., Lattice dynamics, thermodynamics, and bonding strength of lithium-ion battery materials LiMPO4 (M = Mn, Fe, Co, and Ni): a comparative first-principles study. Journal of Materials Chemistry 2012, 22 (3), 1142-1149. 4. (a) Seifitokaldani, A.; Gheribi, A. E., Thermodynamically self-consistent method to predict thermophysical properties of ionic oxides. Computational Materials Science 2015, 108, Part A (0), 17-26; (b) Gheribi, A. E.; Seifitokaldani, A.; Wu, P.; Chartrand, P., An ab initio method for the prediction of the lattice thermal transport properties of oxide systems: Case study of Li2O and K2O. Journal of Applied Physics 2015, 118 (14), 145101. 5. Kresse, G.; Hafner, J., Ab initio molecular dynamics for liquid metals. Physical Review B 1993, 47 (1), 558-561. 6. Blöchl, P. E., Projector augmented-wave method. Physical Review B 1994, 50 (24), 17953-17979. 7. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M., Generalized Gradient Approximation Made Simple [Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)]. Physical Review Letters 1997, 78 (7), 1396-1396.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,689

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,225
Écart entre enseignants0,216 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2016
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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