来自第一原则研究的Na-ion电池O3/P3/P2型NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2阴极的结构和Na-ion扩散行为
Lei Su1, Baozhen Sun1, Musheng Wu1
1Laboratory of Computational Materials Physics, Department of Physics, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China.
The Journal of chemical physics
|February 11, 2024
概括
这项研究揭示了多层离子电池阴极O3/P3/P2型NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2在脱过程中如何结构性演变和影响离子扩散. 该研究强调了 (NaO6) 间距和Na位点在确定扩散障碍和结构相位过渡方面的关键作用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 层层的过渡金属氧化物是离子电池的有希望的阴极材料.
- 了解结构演变和离子扩散对于优化电池性能至关重要.
- 在O3/P3/P2型的NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2阴极中,在循环过程中会出现复杂的相位过渡.
研究的目的:
- 在脱过程中系统地研究O3/P3/P2型NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2的结构和离子扩散行为.
- 阐明结构参数 (例如 (NaO6) 间距,Na位点) 和离子扩散屏障之间的关系.
- 在电化学过程中识别活性元素及其氧化状态的变化.
主要方法:
- 第一个原则密度函数理论 (DFT) 计算.
- 对结构性和电子性质进行系统的研究.
- 对离子扩散通路和能量障碍的分析.
主要成果:
- (NaO6) 间距在O3,P2和P3阶段不同,影响结构演变.
- 在脱过程中,从O3到P3的相变发生在x ≈ 0.59左右.
- 元素和铁元素都是电化学活跃的,经历氧化状态变化.
- 离子扩散屏障取决于脱阶段和阶段,受 (NaO6) 间距和Na位点可用性的影响.
结论:
- NaxNi1 / 3Mn1 / 3Fe1 / 3O2的结构演变是由 (NaO6) 间距和Na位点占用量的变化驱动的.
- 离子扩散动力学受到脱的特定阶段和程度的显著影响.
- DFT提供了对结构,电子特性和层叠的离子电池阴极中的离子运输之间的复杂相互作用的宝贵见解.
