Revolutionizing Solid‐State NASICON Sodium Batteries: Enhanced Ionic Conductivity Estimation through Multivariate Experimental Parameters Leveraging Machine Learning

快离子导体 离子电导率 电导率 电解质 材料科学 离子键合 离子 化学 物理化学 电极 有机化学
作者
Yuyao Zhang,Tingjie Zhan,Yang Sun,Lun Lu,Baoliang Chen
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:17 (6)
标识
DOI:10.1002/cssc.202301284
摘要

Abstract Na superionic conductor (NASICON) materials hold promise as solid‐state electrolytes due to their wide electrochemical stability and chemical durability. However, their limited ionic conductivity hinders their integration into sodium‐ion batteries. The conventional approach to electrolyte design struggles with comprehending the intricate interactions of factors impacting conductivity, encompassing synthesis parameters, structural characteristics, and electronic descriptors. Herein, we explored the potential of machine learning in predicting ionic conductivity in NASICON. We compile a database of 211 datasets, covering 160 NASICON materials, and employ facile descriptors, including synthesis parameters, test conditions, molecular and structural attributes, and electronic properties. Random forest (RF) and neural network (NN) models were developed and optimized, with NN performing notably better, particularly with limited data (R 2 =0.820). Our analysis spotlighted the pivotal role of Na stoichiometric count in ionic conductivity. Furthermore, the NN algorithm highlighted the comparable significance of synthesis parameters to structural factors in determining conductivity. In contrast, the impact of electronegativity on doped elements appears less significant, underscoring the importance of dopant size and quantity. This work underscores the potential of machine learning in advancing NASICON electrolyte design for sodium‐ion batteries, offering insights into conductivity drivers and a more efficient path to optimizing materials.
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