Investigating Sodium Storage Mechanisms in Tin Anodes: A Combined Pair Distribution Function Analysis, Density Functional Theory, and Solid-State NMR Approach
Notice bibliographique
Résumé
High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide The alloying mechanism of high-capacity tin anodes for sodium-ion batteries is investigated using a combined theoretical and experimental approach. Ab initio random structure searching (AIRSS) and high-throughput screening using a species-swap method provide insights into a range of possible sodium–tin structures. These structures are linked to experiments using both average and local structure probes in the form of operando pair distribution function analysis, X-ray diffraction, and 23 Na solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR), along with ex situ 119 Sn ssNMR. Through this approach, we propose structures for the previously unidentified crystalline and amorphous intermediates. The first electrochemical process of sodium insertion into tin results in the conversion of crystalline tin into a layered structure consisting of mixed Na/Sn occupancy sites intercalated between planar hexagonal layers of Sn atoms (approximate stoichiometry NaSn 3 ). Following this, NaSn 2, which is predicted to be thermodynamically stable by AIRSS, forms; this contains hexagonal layers closely related to NaSn 3, but has no tin atoms between the layers. NaSn 2 is broken down into an amorphous phase of approximate composition Na 1.2 Sn. Reverse Monte Carlo refinements of an ab initio molecular dynamics model of this phase show that the predominant tin connectivity is chains. Further reaction with sodium results in the formation of structures containing Sn–Sn dumbbells, which interconvert through a solid-solution mechanism. These structures are based upon Na 5– x Sn 2, with increasing occupancy of one of its sodium sites commensurate with the amount of sodium added. ssNMR results indicate that the final product, Na 15 Sn 4, can store additional sodium atoms as an off-stoichiometry compound (Na 15+ x Sn 4 ) in a manner similar to Li 15 Si 4 .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».