En esta tesis se ha estudiado la intercalación de Li en dos nanoestructuras de titanatos, TiO2(B) y H2Ti3O7, siendo ambos materiales candidatos para ser aplicados en baterías de ión-Li. En el caso del primer
material estudiado, se realizaron estudios sobre el voltaje de intercalación del Li en las superficies ultrafinas (100) y (001) y en el sistema
“bulk”, mientras que en el segundo material se estudió sólamente la
intercalación en el “bulk”. En general, se obtuvieron los parámetros
para las estructuras y las curvas DOS de los sistemas puros e intercalados. Se estudió la diferencia de densidad de carga y se realizó el
análisis de Bader para estudiar las cargas del sistema. Se realizaron
estudios vibracionales, obteniendo las phDOS, y el espectro Raman
en el caso del estudio sobre TiO2(B). Se realizaron estudios de la difusión de Li en los dos materiales, y las propiedades termodinámicas de
los dos sistemas “bulk” han sido estudiadas, para así poder tener una
comprensión más realista para la aplicación de estos sistemas. En el
desarrollo de la presente tesis, todos los cálculos fueron realizados en
el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad con la metodología
de Hubbard (DFT+U). Los cálculos de optimización de geometría, estructura electrónica, estudios de carga, espectros Raman y difusión,
entre otros, se obtuvieron mediante el código VASP. Los estudios de
enlace se realizaron mediante el código DDEC6. Cabe destacar que el
postprocesamiento para la obtención de las propiedades vibracionales
y termodinámicas fueron realizadas con el código libre Phonopy. Los
cálculos fueron comparados con estudios teóricos previos de DFT y
con resultados experimentales, cuando había disponibles. / In this thesis, the Li intercalation of two titanates nanostructures were studied, TiO2(B) and H2Ti3O7, being both materials candidates
to be applied in Li-ion batteries. In the case of the first material studied, studies about voltage intercalation of Li in the ultrathin surfaces
(100) and (001) and in the “bulk” systems were performed, while in
the second material, only the intercalation in the “bulk” was studied.
In general, the parameters obtained for the structures and the DOS
curves of the pure and intercalated systems were obtained. The charge
density difference was studied and the Bader analysis was performed
in order to study the charges of the system. Vibrational studies were
performed, obtaining the phDOS and the Raman spectra in the case of
the TiO2(B) study. Li diffusion studies in both materials were performed, and the thermodynamic properties of both “bulk” systems have
been studied to have a more realistic comprehension for the application of these systems. In the development of the present thesis, all of
the calculations were performed with Density Functional Theory with
the Hubbard methodology (DFT+U). The calculations of optimization of geometry, electronic structure, charge studies, Raman spectra
and diffusion, among others, were obtained with the VASP code. The
bond studies were performed with the DDEC6 code. It is important
to mention that the postprocessing to obtain the vibrational and thermodynamics properties was performed with the open source package
Phonopy. The calculations were compared with previous DFT theoretical studies and experimental results, when they were available.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/6377 |
| Date | 26 April 2023 |
| Creators | Juan, Julián |
| Contributors | González, Estela Andrea, Bechthold, Pablo Ignacio |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | English |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Format | application/pdf |
| Rights | 2 |
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