Point defects and their impact on electrochemical performance in Na0.44MnO2 for sodium-ion battery cathode application

电化学 阴极 钠离子电池 电池(电) 晶体缺陷 电极 离子 化学 密度泛函理论 电压 氧化物 化学物理 材料科学 冶金 物理化学 计算化学 物理 结晶学 热力学 电气工程 功率(物理) 有机化学 法拉第效率 工程类
作者
Chung-Hyok Rim,Chol-Hun Jang,Kwang-Han Kim,Chol Ryu,Chol‐Jun Yu
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:24 (37): 22736-22745 被引量:14
标识
DOI:10.1039/d2cp03199j
摘要

Sodium manganese oxide Na0.44MnO2 (NMO) in an open structure with large tunnels is of great interest for sodium-ion battery cathode materials due to its high electrode voltage and capacity. However, its practical application is limited by poor rate performance, which can be tuned and improved by controlling point defects. We herein present a comprehensive study of intrinsic point defects in NMO using density functional theory (DFT) calculations in combination with thermodynamics. Using the DFT+U approach, we determine the formation energies of elementary defects and defect complexes depending on the sets of atomic chemical potentials, corresponding to a certain thermodynamic condition for the synthesis of stable NMO. Sodium interstitials are found to have the lowest formation energies in the relevant ranges of temperature and pressure. Other intrinsic point defects such as oxygen vacancies, sodium vacancies and manganese antisites can also be formed with proper formation energies and have an impact on the cathode performance. Compared to the perfect system, oxygen vacancies lower the electrode voltage, whereas manganese vacancies and antisites increase the voltage. We find that most point defects and defect complexes improve the sodium ion diffusivity, highlighting a proper control of defect formation for enhancing the performance of sodium-ion batteries.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
ajiaxi发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
完美世界应助littlestar采纳,获得30
3秒前
浮云发布了新的文献求助20
3秒前
3秒前
明理青柏发布了新的文献求助10
4秒前
熹微发布了新的文献求助10
4秒前
英姑应助褪寂采纳,获得30
5秒前
nv发布了新的文献求助10
5秒前
neversaydie完成签到,获得积分10
6秒前
好运来发布了新的文献求助10
6秒前
可爱的函函应助谨慎垣采纳,获得10
6秒前
脑洞疼应助从容的雨灵采纳,获得10
6秒前
6秒前
11111发布了新的文献求助10
6秒前
哈哈发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
我自理发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
小飞七应助mjw要发一区采纳,获得10
8秒前
obito发布了新的文献求助10
8秒前
xinyuli发布了新的文献求助10
9秒前
冬猫完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
ben发布了新的文献求助10
11秒前
汤圆发布了新的文献求助30
11秒前
英俊书雪发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
haoxuesheng发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
mm发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI5应助贾千兰采纳,获得10
14秒前
qin完成签到,获得积分10
15秒前
拼搏的曼柔完成签到,获得积分10
15秒前
俏皮的又夏完成签到,获得积分20
15秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Mechanistic Modeling of Gas-Liquid Two-Phase Flow in Pipes 2500
Kelsen’s Legacy: Legal Normativity, International Law and Democracy 1000
Conference Record, IAS Annual Meeting 1977 610
Interest Rate Modeling. Volume 3: Products and Risk Management 600
Interest Rate Modeling. Volume 2: Term Structure Models 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3543314
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3120695
关于积分的说明 9343843
捐赠科研通 2818781
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1549765
邀请新用户注册赠送积分活动 722233
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 713090