Investigating Sodium Storage Mechanisms in Tin Anodes: A Combined Pair Distribution Function Analysis, Density Functional Theory, and Solid-State NMR Approach
Notice bibliographique
Résumé
Abstract 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 23Na solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR), along with ex situ119Sn 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 NaSn3). Following this, NaSn2, which is predicted to be thermodynamically stable by AIRSS, forms; this contains hexagonal layers closely related to NaSn3, but has no tin atoms between the layers. NaSn2 is broken down into an amorphous phase of approximate composition Na1.2Sn. 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 Na5–xSn2, with increasing occupancy of one of its sodium sites commensurate with the amount of sodium added. ssNMR results indicate that the final product, Na15Sn4, can store additional sodium atoms as an off-stoichiometry compound (Na15+xSn4) in a manner similar to Li15Si4.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».