清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Combined study of phase transitions in the P2-type NaXNi1/3Mn2/3O2 cathode material: experimental, ab-initio and multiphase-field results

从头算 材料科学 阴极 相(物质) 领域(数学) 结晶学 物理化学 化学 有机化学 数学 纯数学
作者
Simon Daubner,Manuel Dillenz,Lukas Fridolin Pfeiffer,Cornelius Gauckler,Maxim Rosin,Nora Burgard,Jan Martin,Peter Axmann,Mohsen Sotoudeh,Axel Groß,Daniel Schneider,Britta Nestler
出处
期刊:npj computational materials [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41524-024-01258-x
摘要

Abstract The research of new electrode materials such as sodium intercalation compounds is key to meet the challenges of future demands of sustainable energy storage. For these batteries, the intercalation behavior on the micro-scale is governed by a complex interplay of chemical, electrical and mechanical forces strongly influencing the overall cell performance. The multiphase-field method is a suitable tool to study these multi-physics and bridge the scale from ab-initio methods to the cell level. In this work, we follow a combined approach of experiments, density functional theory (DFT) calculations and multiphase-field simulations to predict thermodynamic and kinetic properties for the P2-type Na X Ni 1/3 Mn 2/3 O 2 sodium-ion cathode material. Experimentally, we obtain the thermodynamic potential and diffusion coefficients at various sodium contents using electrochemical techniques and discuss limitations of the experimentally applied methods. DFT is used to identify stable phases by calculating an energy hull curve. Then, the influence of long-range dispersion interactions and the exchange-correlation functional on the voltage curve is investigated by comparison with experimental results. Finally, multiphase-field simulations are performed based on inputs from experiments and DFT. The fitting of phase-specific chemical free energies from DFT calculations and experimental data is discussed. Our results highlight the thermodynamic consistency of all three approaches close to thermodynamic equilibrium. Furthermore, the phase-field method accurately describes the kinetics of the system including multiple phase transitions, by which we unravel the mechanism of the P2-O2 phase transition in a single crystal under the influence of intercalation reaction, bulk diffusion and elastic deformation. The model is able to predict the kinetic capacity loss depending on charging rate in agreement with C-rate experiments.
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
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
30秒前
能干的语芙完成签到 ,获得积分10
31秒前
juan完成签到 ,获得积分10
34秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
35秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
46秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
sue发布了新的文献求助20
1分钟前
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
赘婿应助sue采纳,获得30
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
sue完成签到,获得积分10
3分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
nmslwsnd250发布了新的文献求助10
3分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
3分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
司徒天动发布了新的文献求助10
3分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
司徒天动完成签到,获得积分10
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
4分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
5分钟前
joe完成签到 ,获得积分0
5分钟前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
Statistical Methods for the Social Sciences, Global Edition, 6th edition 600
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
Walter Gilbert: Selected Works 500
An Annotated Checklist of Dinosaur Species by Continent 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3661054
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3222214
关于积分的说明 9744049
捐赠科研通 2931835
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1605234
邀请新用户注册赠送积分活动 757780
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 734518