Enhancing the interfacial stability of all-solid-state high-energy sodium-ion batteries by coating materials: First principles calculations

涂层 材料科学 快离子导体 阴极 离子 电解质 氧化物 离子键合 储能 离子电导率 化学工程 纳米技术 化学 冶金 电极 物理 物理化学 有机化学 热力学 工程类 功率(物理)
作者
Gin Hyung Chun,Sang Hyuk Gong,Hyung-Seok Kim,Joon Hyung Shim,Seungho Yu
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:616: 156479-156479 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.156479
摘要

All-solid-state batteries are promising next-generation batteries owing to their enhanced safety and high energy density. Recently, all-solid-state sodium-ion batteries have broadly investigated owing to low price and abundance of sodium. Various types of solid electrolytes (SEs) exhibiting high ionic conductivities have been investigated for all-solid-state Na-ion batteries. However, a few studies have been reported for the interfacial stability of sodium SEs against high-energy cathode materials. In this study, we systematically investigated the interfacial stability between ten sodium superionic conductors and 16 high-energy oxide cathode materials. The calculation results indicated that sodium sulfide and selenide SEs generally exhibit chemical incompatibility with cathode materials, suggesting that interfacial coating should be employed to alleviate the interfacial reaction. We utilized high-throughput screening process to identify promising coating materials between sodium SEs and cathode materials. Eight compounds from 7,398Na-containing compounds were screened as promising coating materials, which considerably reduced the chemical reactivity at the interface. The findings of this study can provide design strategies for the all-solid-state sodium-ion batteries.
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