Design principles for NASICON super-ionic conductors

快离子导体 离子电导率 离子键合 电导率 材料科学 导电体 电化学 电解质 离子 无机化学 化学 电极 物理化学 有机化学 复合材料
作者
Jingyang Wang,Tanjin He,Xiaochen Yang,Zijian Cai,Yan Wang,Valentina Lacivita,Haegyeom Kim,Bin Ouyang,Gerbrand Ceder
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:72
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40669-0
摘要

Na Super Ionic Conductor (NASICON) materials are an important class of solid-state electrolytes owing to their high ionic conductivity and superior chemical and electrochemical stability. In this paper, we combine first-principles calculations, experimental synthesis and testing, and natural language-driven text-mined historical data on NASICON ionic conductivity to achieve clear insights into how chemical composition influences the Na-ion conductivity. These insights, together with a high-throughput first-principles analysis of the compositional space over which NASICONs are expected to be stable, lead to the successful synthesis and electrochemical investigation of several new NASICONs solid-state conductors. Among these, a high ionic conductivity of 1.2 mS cm-1 could be achieved at 25 °C. We find that the ionic conductivity increases with average metal size up to a certain value and that the substitution of PO4 polyanions by SiO4 also enhances the ionic conductivity. While optimal ionic conductivity is found near a Na content of 3 per formula unit, the exact optimum depends on other compositional variables. Surprisingly, the Na content enhances the ionic conductivity mostly through its effect on the activation barrier, rather than through the carrier concentration. These deconvoluted design criteria may provide guidelines for the design of optimized NASICON conductors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
不吃豆皮发布了新的文献求助10
1秒前
那会完成签到,获得积分20
2秒前
盟盟完成签到,获得积分10
2秒前
plst发布了新的文献求助10
2秒前
丘比特应助caikeke采纳,获得10
3秒前
3秒前
酷儿完成签到,获得积分10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
糕糕完成签到,获得积分10
5秒前
yunjian1583发布了新的文献求助10
6秒前
烟花应助zzzzzzzzzl采纳,获得10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
研友_VZG7GZ应助萧然采纳,获得10
7秒前
安在哉发布了新的文献求助10
7秒前
古法杏子完成签到,获得积分10
7秒前
七里香发布了新的文献求助10
8秒前
xzy完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
称心紫蓝完成签到,获得积分10
10秒前
陶醉的念之完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
15秒前
16秒前
kikichiu完成签到,获得积分10
16秒前
pengchen完成签到 ,获得积分10
17秒前
在水一方应助不吃豆皮采纳,获得10
18秒前
七里香完成签到,获得积分10
20秒前
李健的小迷弟应助3x采纳,获得10
20秒前
Kong发布了新的文献求助10
21秒前
宋宋发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
dongkangping发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
22秒前
22秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
23秒前
Maykl发布了新的文献求助30
24秒前
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
Superabsorbent Polymers 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5711679
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5205113
关于积分的说明 15264986
捐赠科研通 4863917
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2611005
邀请新用户注册赠送积分活动 1561363
关于科研通互助平台的介绍 1518685