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Theoretical evaluation of multivalent cation diffusion in the 1T-δ-MnO2 electrode via potential energy surface

扩散 电极 离子 化学物理 扩散过程 密度泛函理论 化学 导电体 材料科学 纳米技术 热力学 计算化学 物理化学 计算机科学 物理 有机化学 复合材料 知识管理 创新扩散
作者
Bo Zhou,Zhaoyu Zhou,Bo Li,Zilin Qu,Qi Song,Chunmei Zhang,Zhenyi Jiang,Yi Ding
出处
期刊:Journal of Physics D [Institute of Physics]
卷期号:54 (11): 115303-115303 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1361-6463/abcf75
摘要

Abstract Polymorphs of MnO 2 have been studied extensively for their potential application in rechargeable batteries which provide attractive structures as the host for the cation insertion. In this study, the simplest form of δ -MnO 2 has been taken as the representative of layered MnO 2 and the ion diffusion performance is carefully examined. The potential energy surfaces of Li + , Na + , K + , NH 4 + , Mg 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ and Al 3+ ion diffusing in the 1T- δ -MnO 2 are firstly obtained within the density functional theory framework, which give a comprehensive and detailed view of the diffusing process. We not only assess the 1T- δ -MnO 2 as candidate electrode material quantitatively but also elucidate the influence of the cooperative Jahn–Teller effect which governs multivalent diffusion in the intuitive and clear view. Our findings are well matched with the reported results and lead to practical and implementable guidelines to find MnO 2 -based fast-diffusion multivalent ion conductors.
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