Поиск новых дешевых материалов для натрий-ионных аккумуляторов очень важен для теоретических исследований и практического применения. В данной работе обсуждается применимость минерала Гумбольтдина в качестве анодного материала в натрий-ионных батареях. Используя молекулярное моделирование на основе DFT, реализованное в вычислительном пакете QUANTUM ESPRESSO, оценивается электрохимическая активность Гумбольдтина, интеркалированного атомом натрия, а также изменение ширины запрещенной зоны в зависимости от дегидратации, а затем интеркалирования натрия в гумбольдтин. Электрохимические параметры, полученные ранее для интеркаляции лития, такие как энергия адсорбции и напряжение разомкнутой цепи (ЭДС), также сравниваются со значениями, полученными в этой работе по интеркаляции гумбольдтина натрием. Анализ показывает, что в случае удаления воды из структуры Гумбольдтина величина запрещенной зоны изменяется с 2,05 эВ до 0,63 эВ. Далее, в результате интеркаляции дегидратированного Гумбольдтина атомом натрия, значение увеличивается до 1,18 эВ. Электрохимические параметры, рассчитанные для Гумбольдтина, интеркалированного атомом натрия, были равны Eads = -2,35 эВ и ЭДС = 1,22 В соответственно. Результаты показывают, что напряжение Na-ионной батареи было меньше, чем у литий-ионной батареи, и для анодов лучше использовать более низкое напряжение.

The search for new cheap materials for sodium-ion batteries is very important for theoretical research and practical application. In this paper, the applicability of the mineral Humboldtine as an anode material in sodium-ion batteries is discussed. Using molecular modeling based on DFT, as implemented in the QUANTUM ESPRESSO computing package, the electrochemical activity of Humboldtine intercalated with a Sodium atom is estimated, as well as a change in the band gap width depending on dehydration, and then intercalation of Sodium into Humboldtine. The electrochemical parameters obtained earlier for Lithium intercalation, such as adsorption energy and Open Circuit Voltage(ЭДС ), are also compared with the values obtained in this work on the intercalation of Humboldtine with Sodium. The analysis shows that in the case when water is removed from the Humboldtine structure, the value of the band gap changes from 2.05 eV to 0.63 eV. Further, as a result of intercalation of dehydrated Humboldtine with a Sodium atom, the value increases to 1.18 eV . The electrochemical parameters calculated for Humboldtine intercalated with a Sodium atom were equal to Eads = -2.35 eV and ЭДС = 1.22 V , respectively. The results show that the voltage of the Na-ion battery was less than that of the lithium-ion battery, and it is better to use a lower voltage for the anodes.

• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
  • 1.1 Предыстория
• 1.2 Цели работы.
• ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ (DFT)
• ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ
  • 3.1 Данные
  • 3.2 Критерии оценки
  • 3.3 Описание моделирования
• ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ
  • 4.1 Гумбольдтин
  • 4.2 Гумбольдтин без воды
  • 4.3 Гумбольдтин, интеркалированный атомом натрия
  • 4.4 Гумбольдтин, интеркалированный атомом лития
• ГЛАВА 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • 5.1 Текущее исследование
  • 5.2 Будущая работа
  • 5.3 Вывод
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ