Estudio DFT de funciones termodinámicas y propiedades vibracionales de intercalación de li en bulk de TiO2(B)

JUAN, JULIÁN; FERNÁNDEZ-WERNER, LUCIANA; BECHTHOLD, PABLO; JIMÉNEZ, M. J.; JASEN, P. V.; FACCIO, R.; GONZÁLEZ, E. A.

Encuentro; Primer Encuentro Nacional sobre Litio; 2021

Un material con potencial para ser utilizado en baterías de ión-litio es el TiO2(B), el cual aseguramuchos beneficios. La teoría de la funcional densidad con metodología de Hubbard (DFT+U) fueimplementada para modelar el Li dopado en TiO 2 (B), mediante el código VASP. Se realizaron estudios de la estructura geométrica, electrónica y de la diferencia de densidad de carga para poder calibrar los sistemas. El análisis de diferencia de densidad de carga confirma que la transferencia de carga se da desde el Li al óxido. Los estudios de estructura electrónica demuestran que el material es de carácter metálico, un semiconductor tipo n y que existe un pequeño momento magnético presente.Se obtuvieron las densidades de estado fonónicas y la representación irreducible de los sistemas de Li-TiO 2 (B). Se realizaron estudios de simulación de espectroscopía Raman para el “bulk”. Los sistemas dopados presentan dispersión y desplazamiento de los picos de intensidad de los espectros. Las propiedades termodinámicas estudiadas fueron la energía libre de Gibbs, la temperatura de Debye, el módulo de “Bulk”, capacidades caloríficas y las expansiones térmicas mediante el código libre PHONOPY. Estos demuestran que los dos sistemas dopados con Li son estables y que tienen propiedades mejores. Esto se ve en las temperaturas de Debye obtenidas, para 546 K, 574 K y 578 K para el “bulk”, los sistemas dopados A1 y A2, respectivamente. En conclusión, los resultados obtenidos aquí son novedosos para los sistemas dopados y pueden ser utilizados para ayudar parcialmente a entender las propiedades a nivel atómico de estos materiales y además para ser comparados con trabajos experimentales para el material potencial para ánodos de baterías de ión-Litio.