First-Principle Insights Into Molecular Design for High-Voltage Organic Electrode Materials for Mg Based Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Low cost, scalability, potentially high energy density, and sustainability make organic magnesium (ion) battery (OMB) technologies a promising alternative to other rechargeable metal-ion battery solutions such as secondary lithium ion batteries (LIB). However, most reported OMB cathode materials have limited performance due to, in particular, low voltages often smaller than 2 V vs Mg2+/Mg and/or low specific capacities compared to other competing battery technologies, e.g. LIB or sodium ion batteries. While the structural diversity of organic compounds and the large amount of possible chemical modifications potentially allow designing high voltage / capacity OMB electrode materials, the large search space requires efficient exploration of potential molecular-based electrode materials by rational design strategies on an atomistic scale. By means of density functional theory (DFT) calculations, we provide insights into possible strategies to increase the voltage by changes in electronic states via functionalization, by strain, and by coordination environment of Mg cations. A systematic analysis of these effects is performed on explanatory systems derived from selected prototypical building blocks: five- and six-membered rings with redox-active groups. We demonstrate that voltage increase by direct bandstructure modulation is limited, that strain on the molecular scale can in principle be used to modulate the voltage curve and that the coordination / chemical environment can play an important role to increase the voltage in OMB. We propose molecular structures that could provide voltages for Mg insertion in excess of 3 V.
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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) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».