Investigation of Fluorophosphate Cathode Materials for Na Ion Batteries By Ex Situ <sup>23</sup> Na Solid-State Nuclear Magnetic Resonance
Notice bibliographique
Résumé
Sodium ion batteries have experienced a renaissance in recent years owing to the low cost and high abundance of sodium relative to lithium resources.1 Despite this renewed attention, there remains a need to realize sodium electrode materials that are suitable for commercial applications. In light of this, there is significant motivation to identify and analyze various properties of novel electrode materials, including structural and ion diffusion changes that occur during the electrochemical cycling process. Solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) is implemented here in an attempt to characterize structure and site-specific ion mobility in the fluorophosphate family of cathode materials (Na2MPO4F), as they are known to exhibit high thermal and electrochemical stability.2,3 Ex situ 23Na NMR studies at fast magic angle spinning (65 kHz) allow for sufficient spectral resolution to observe local changes at unique Na environments in these paramagnetic electrode materials. Na atoms housed in the two crystallographically unique positions in the layered Na2FePO4F phase are distinguishable via this technique (Figure 1a), offering the opportunity to probe local properties in the pristine phase. Further, by incorporation of this material into a sodium ion cell, the changes to the 23Na NMR spectrum can be correlated ex situ to structural changes directly resulting from the electrochemical (de)intercalation process. The appearance and relative increase of two new Na peaks in the NMR spectrum (Figure 1b) upon electrochemical desodiation of the material suggests that Na atoms in both crystallographic environments may in fact be mobile despite an apparent lack of chemical exchange between sites. These new Na resonances can be assigned to the partially oxidized variant of the pristine material, where the dramatic shift in peaks in the NMR spectrum is attributed to the change in electron configuration of the transition metal from Fe2+ to Fe3+. Ongoing efforts to quantify the diffusion of Na ions and characterize the mechanism of electrochemical desodiation will be presented. References: (1) Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; Carretero-González, J.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5(3), 5884. (2) Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Rowan-Weetaluktuk, W. N.; Ryan, D. H.; Nazar, L. F. Chem. Mater. 2010, 22(3), 1059. (3) Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Makimura, Y.; Toghill, K.; Nazar, L. F. Nat. Mater. 2007, 6 (10), 749. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».