Mg-doped cathodic properties and solid-state ionic conduction in P2-type layered material for Na-ion batteries and supercapacitors

文献情報

出版日 2024-01-10
DOI 10.1039/D3NJ04685K
インパクトファクター 3.591
著者

Rachita Panigrahi, Bhabani S. Mallik


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要旨

Sodium-ion batteries and supercapacitors look promising candidates as an alternative solution for electrochemical energy storage due to their decent energy density, low cost, good reversibility, and high abundance on the Earth's surface. Sodium-ion batteries exhibit analogous performance to lithium-ion batteries, with the requirements of essential electrolytes and electrode materials. Understanding ionic diffusion in cathode materials is crucial. Here, we study P2-layered Na0.67MnO2 and with 10% Mg-doping, i.e., Na0.67Mn0.9Mg0.1O2, as cathode materials using first-principles calculations and classical molecular dynamics (MD) simulations. We report their ionic diffusion and conduction mechanism using MD simulation methods. We report an enhancement in the transport properties of cathode materials by partial substitution of Mg in Mn octahedral sites, which accelerates the diffusion of Na ions and high-conductivity Na+ ions compared to Na0.67MnO2. Such behavior in an Na-ion battery cathode material focuses on high-availability metals Mn, Mg, and Na. We summarise the results of various computational methods in finding the optimized structure, electronic calculations, cathodic properties, and diffusion properties. Our study will help us understand the Na chemistry involved in developing cathode materials for large-scale applications.

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New Journal of Chemistry

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年間論文数: 2153

NJC (New Journal of Chemistry) is a broad-based primary journal encompassing all branches of chemistry and its sub-disciplines. It contains full research articles, communications, perspectives and focus articles. This well-established journal, owned by the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) of France, has been co-published with the Royal Society of Chemistry since January 1998. NJC is the forum for the publication of high-quality, original and significant work that opens new directions in chemistry or other scientific disciplines. In addition to having a significant chemical component, work published in NJC must demonstrate that it will have an impact on areas of research other than that of the reported work.

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