Perpustakaan Digital ITB

Na?V?(PO?)? (NVP) adalah senyawa tipe Natrium SUper-Ionic CONductor (NaSICON) yang menyediakan kerangka kerja tiga dimensi (3D) terbuka dengan ikatan kovalen yang kuat, menjadikan material ini sebagai kandidat material katode baterai Na-ion yang menjanjikan. Walau begitu, konduktivitas elektronik yang rendah menjadi tantangan yang membatasi kinerja elektrokimia dari baterai sodium berbasis NVP. Salah satu cara yang efektif untuk meningkatkan konduktivitas elektroda NVP adalah dengan penambahan dopan. Dalam studi ini, kami menggunakan pemodelan material skala atomik berbasis teori fungsional kerapatan (density functional theory / DFT) untuk mempelajari parameter kinerja elektrokimia yang penting dari sebuah baterai Na-ion yaitu tegangan interkalasi dan konduktivitas ionik. Kami mempelajari dua variasi vanadium fosfat yaitu Na?V?(PO?)? murni dan Na?V?(PO?)? dengan doping Silikon yang menyubstitusi salah satu fosfat NVP, atau Na3.1V?(PO?)2.9(SiO4)0.1. Kami menemukan bahwa nilai mixing energy dari NVP dengan doping Si bernilai lebih negatif dibandingkan NVP murni. Hal ini mengindikasikan bahwa NVP ter-doping Si memberikan struktur yang lebih stabil dibandingkan dengan NVP murni. Pemberian doping Si juga memperlebar rentang tegangan interkalasi relatif terhadap NVP murni. Hasil perhitungan dengan metode GGA/PBE menunjukkan bahwa rentang tegangan kerja NVP murni yaitu ?VNVP = 0,93 V, dan NVP ter-doping Si yaitu ?VNVPS = 1,20 V, meningkat sebesar 0,22 V. Sedangkan berdasarkan hasil perhitungan dengan metode GGA+U diperoleh ?VNVP = 1,59 V, dan ?VNVPS = 2.06 V dengan peningkatan sebesar 0,47 V. Penambahan Si juga berdampak pada konduktivitas ionik NVP murni pada keadaan (de)sodiasi. Hasil kalkulasi menunjukkan jalur difusi favorit dari Na+ adalah concerted ion hopping dan energi aktivasi difusi akibat penambahan Si menurun sebesar 0.28 eV saat ion-sodium berpindah pada jalur ini. Secara umum, hasil penelitian kami menunjukkan bahwa penambahan doping Si dapat menjadi satu cara untuk meningkatkan tegangan interkalasi ion Na dari material katode vanadium fosfat dan juga dapat meningkatkan laju difusi ion-sodium. Kata kunci: Na?V?(PO?)?, Na3.1V?(PO?)2.9(SiO4)0.1, baterai ion-sodium, tegangan interkalasi, konduktivitas ionik, katode baterai, substitusi.