【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于計算材料化學，具體涉及一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法。
技術介紹
1、氟離子固態(tài)電池作為一種新型儲能裝置，其具有高能量密度、高電壓、高安全性、長壽命和資源豐富等優(yōu)點。因此，氟離子固態(tài)電池具有廣泛的應用前景。作為氟離子固態(tài)電池的關鍵部件之一，固態(tài)電解質起著關鍵樞紐作用，研發(fā)具有高離子電導率和優(yōu)異電化學性能的氟離子固態(tài)電解質已成為研究熱點之一。鈣鈦礦型rbpbf3具有獨特三維隧道結構和優(yōu)異電子絕緣性，其已備受關注，但rbpbf3的室溫(300k)氟離子電導率僅為1.41×10-5s/cm，這難以得到實際應用。此外，采用cs摻雜rbpbf3的方法，實現從原子尺度上精準調控rbpbf3的晶體結構是解決此問題的根本途徑。本專利技術以有效提升rbpbf3氟離子電導率為目的，采用第一性原理和分子動力學方法闡明了cs摻雜rbpbf3的機理，獲得cs摻雜濃度與cs摻雜rbpbf3體系的晶體結構、能帶結構、結構穩(wěn)定性及氟離子電導率等參數之間的內在關聯，設計具有電絕緣性、高氟離子電導率、良好熱穩(wěn)定性和良好電化學穩(wěn)定性的rbpbf3基固態(tài)電解質(rbcs0.125pb0.875f2.875)。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法，具體實施方法按照以下步驟進行：
2、步驟1：采用結構搜索方法對rbcsxpb1-xf3-x和rb1-xcsxpbf3(x＝0.0843,0.125,0.25,0.375)進行
3、步驟2：對rbcsxpb1-xf3-x(x＝0,0.0843,0.125,0.25,0.375)進行結構優(yōu)化，獲取其最穩(wěn)定結構和晶格常數；
4、步驟3：采用從頭算分子動力學(aimd)方法模擬rbcsxpb1-xf3-x在不同溫度時的氟離子擴散過程及其氟離子電導率，篩選出具有最優(yōu)氟離子電導率的cs摻雜rbpbf3體系(rbcs0.125pb0.875f2.875)；
5、步驟4：借助pymatgen和vasp軟件計算并分析rbcs0.125pb0.875f2.875的氟離子概率密度和電荷密度；
6、步驟5：計算rbpbf3和rbcs0.125pb0.875f2.875的彈性常數并分析其力學性能；
7、步驟6：對rbpbf3和rbcs0.125pb0.875f2.875進行能帶計算，分析其電子導電性；
8、步驟7：采用從頭算分子動力學(aimd)方法計算并分析rbcs0.125pb0.875f2.875的熱穩(wěn)定性；
9、步驟8：借助pymatgen軟件計算rbcs0.125pb0.875f2.875的電化學窗口；
10、本專利技術提供了一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法。通過比較rbcsxpb1-xf3-x(x＝0.0834,0.125,0.25,0.375)在不同化學勢條件下的形成能，確定其最優(yōu)生長環(huán)境；然后建立cs摻雜濃度(x)與其晶格常數、基本力學參數、能帶帶隙和室溫氟離子電導率之間的內在關聯，從而獲得最優(yōu)cs摻雜rbpbf3結構(rbcs0.125pb0.875f2.875)，在此基礎上獲得氟離子在其中的擴散機理。
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1.一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟1中，采用結構搜索方法對RbCsxPb1-xF3-x和Rb1-xCsxPbF3(x＝0.0843,0.125,0.25,0.375)進行結構篩選，分別計算這兩者的結合能(Ecoh)，并進一步計算RbPbF3結構中各元素的化學勢(μi)及其相對化學勢(Δμi)，獲得RbPbF3的相對化學勢穩(wěn)定區(qū)域，通過計算這兩者形成能的方法，獲得較穩(wěn)定的Cs摻雜RbPbF3體系(RbCsxPb1-xF3-x)。
3.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟2中，對RbCsxPb1-xF3-x(x＝0,0.0843,0.125,0.25,0.375)進行結構分析，獲取其最穩(wěn)定Cs摻雜位點和晶格常數。
4.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟3中，采用從頭算分
5.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟4中，通過分析RbCs0.125Pb0.875F2.875的氟離子概率密度和電荷密度，進一步闡明其氟離子擴散機理。
6.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟5中，通過計算RbPbF3和RbCs0.125Pb0.875F2.875的彈性常數，判定RbPbF3和RbCs0.125Pb0.875F2.875的力學穩(wěn)定性；具體步驟如下：
7.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟6中，對RbPbF3和RbCs0.125Pb0.875F2.875進行能帶計算，分析其電子導電性；具體步驟如下：
8.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟7中，當溫度處于300K～800K范圍內，RbCs0.125Pb0.875F2.875的總能隨時間變化保持穩(wěn)定分布。
9.根據權利要求1所述的一種基于Cs摻雜有效提升RbPbF3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟8中，借助pymatgen軟件包計算RbCs0.125Pb0.875F2.875的的電化學窗口，分析其電化學穩(wěn)定性。
...【技術特征摘要】
1.一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟1中，采用結構搜索方法對rbcsxpb1-xf3-x和rb1-xcsxpbf3(x＝0.0843,0.125,0.25,0.375)進行結構篩選，分別計算這兩者的結合能(ecoh)，并進一步計算rbpbf3結構中各元素的化學勢(μi)及其相對化學勢(δμi)，獲得rbpbf3的相對化學勢穩(wěn)定區(qū)域，通過計算這兩者形成能的方法，獲得較穩(wěn)定的cs摻雜rbpbf3體系(rbcsxpb1-xf3-x)。
3.根據權利要求1所述的一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟2中，對rbcsxpb1-xf3-x(x＝0,0.0843,0.125,0.25,0.375)進行結構分析，獲取其最穩(wěn)定cs摻雜位點和晶格常數。
4.根據權利要求1所述的一種基于cs摻雜有效提升rbpbf3氟離子電導率的方法，其特征在于，所述步驟3中，采用從頭算分子動力學(aimd)方法計算rbcsxpb1-xf3-x(x＝0,0.0843,0.125,0.25,0.375)的氟離子電導率，篩選出最優(yōu)cs摻雜rbpbf3體系為rbcs0.125pb0.875f2.875，其具有最優(yōu)氟離子電...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊振華，張澤雨，劉玉容，
申請(專利權)人：湘潭大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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