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학술논문

반데르발스 전극 소재에서 테트라클로로알루미네이트 삽입의 사실적 거동에 대한 제일원리 모델링 연구

이용수  12

영문명
Ab initio modeling of realistic tetrachloroaluminate intercalation into van der Waals electrode materials
발행기관
한국세라믹학회
저자명
임강훈 리즈키 타마라니
간행물 정보
『세라미스트』제26권 제3호, 337~348쪽, 전체 12쪽
주제분류
공학 > 화학공학
파일형태
PDF
발행일자
2023.09.30
4,240

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1:1 문의
논문 표지

국문 초록

영문 초록

Aluminum-ion batteries (AIBs) have recently attracted much attention due to their very fast charging and discharging speeds and excellent cycle stability. Unlike lithium-ion batteries, AIBs can be designed using a variety of ions, and the operating mechanism of ion intercalation in actual battery systems has not been fully clarified. Among them, the AIB based on tetrachloroaluminate(AlCl₄⁻) ion has the fastest charging and discharging speed and more than 8,000 cycles of cycle stability. However, due to the large size of the AlCl₄⁻ ion (∼ 5.28 Å), there has been controversy over its actual intercalation/deintercalation behavior and it is difficult to explain the characteristics of AIBs with very fast ion exchange behavior and excellent cycle stability. Theoretical studies using first-principles calculations have reported that the most stable structure when AlCl₄⁻ ion is inserted into graphite is that the ion intercalation gallery of graphite should be extended to∼9 Å. However, this is in contradiction with the experimental observation results (∼5.7 Å). In this paper, we solved this discrepancy between theory and experiment, and proposed a first-principles calculation-based computational simulation model that considers more realistic ion intercalation conditions. We found that the operating mechanism of AlCl₄⁻ ion intercalation can vary depending on the range of expansion of the out-of-plane lattice constant of the graphite structure. In other words, when the distance between the ion insertion galleries is physically constrained and a deformation force exists, AlCl₄⁻ ion is stabilized to have a flat planar shape, which is in good agreement with the experimental observation results. We also applied the computational simulation model that considers this behavior to explain the AlCl₄⁻ ion intercalation mechanism in 2D van der Waals electrode materials with confined out-of-plane lattice lengths, and predicted the battery performance of aluminum-ion battery electrodes in hetero-structures where different 2D materials form interfaces.

목차

1. 서론
2. 본론
3. 결론
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APA

임강훈,리즈키 타마라니. (2023).반데르발스 전극 소재에서 테트라클로로알루미네이트 삽입의 사실적 거동에 대한 제일원리 모델링 연구. 세라미스트, 26 (3), 337-348

MLA

임강훈,리즈키 타마라니. "반데르발스 전극 소재에서 테트라클로로알루미네이트 삽입의 사실적 거동에 대한 제일원리 모델링 연구." 세라미스트, 26.3(2023): 337-348

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