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Phase stability and sodium-vacancy orderings in a NaSICON electrode
Ziliang Wang
1
Sunkyu Park
2, 3, 4
Zeyu Deng
1
Dany Carlier
3, 4
Jean-Noel Chotard
2, 4
Laurence Croguennec
3, 4
Gopalakrishnan Sai Gautam
5
Anthony Cheetham
1, 6
Christian Masquelier
2, 4
Pieremanuele Canepa
5, 7
Ziliang Wang 1
Auteur
Sunkyu Park 2, 3, 4
Auteur
Zeyu Deng 1
Auteur
Dany Carlier 3, 4
Auteur IdHAL : dany-carlier IdRef : https://www.idref.fr/05986883X ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5086-4363 VIAF : https://viaf.org/viaf/173258950 ISNI : http://isni.org/isni/0000000123453895
Jean-Noel Chotard 2, 4
Auteur
Laurence Croguennec 3, 4
Auteur IdHAL : laurence-croguennec IdRef : https://www.idref.fr/105693782 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-3018-0992 VIAF : https://viaf.org/viaf/315992209 ISNI : http://isni.org/isni/0000000431785226
Gopalakrishnan Sai Gautam 5
Auteur
Anthony Cheetham 1, 6
Auteur
Christian Masquelier 2, 4
Auteur
Pieremanuele Canepa 5, 7
Auteur
1
Department of Materials Science and Engineering (9 Engineering Drive 1, 117575 - Singapour)
- NUS - National University of Singapore (21 Lower Kent Ridge Rd, Singapour 119077 - Singapour)
2
LRCS - Laboratoire réactivité et chimie des solides - UMR CNRS 7314 (Université de Picardie Jules Verne - 33 Rue Saint-Leu - 80039 AMIENS CEDEX 1 - France)
- UPJV - Université de Picardie Jules Verne : UMR7314 (Chemin du Thil - 80000 Amiens - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7314 / UMR6007 (France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
3
ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (87 Avenue du Docteur Schweitzer, 33608 PESSAC cedex - France)
- UB - Université de Bordeaux (35, place Pey Berland - 33076 Bordeaux - France)
- Institut Polytechnique de Bordeaux (146, rue Léo Saignat, 33076 Bordeaux - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5026 (France)
4
RS2E - Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (Université de Picardie Jules Verne - 33 rue Saint-Leu - 80039 AMIENS CEDEX 1 - France)
- UPJV - Université de Picardie Jules Verne : FR3459 (Chemin du Thil - 80000 Amiens - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- AMU - Aix Marseille Université (Aix-Marseille Université Jardins du Pharo 58 Boulevard Charles Livon 13284 Marseille cedex 7 - France)
- UPPA - Université de Pau et des Pays de l'Adour (Avenue de l'Université - BP 576 - 64012 Pau Cedex - France)
- UN - Université de Nantes (1, quai de Tourville - BP 13522 - 44035 Nantes cedex 1 - France)
- UM - Université de Montpellier (163 rue Auguste Broussonnet - 34090 Montpellier - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR3459 (France)
- SU - Sorbonne Université : FR3459 (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- ENSCP - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (11, rue Pierre et Marie Curie
75231 Paris Cedex 05 - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- Université de Haute-Alsace (UHA) - Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (2, rue des Frères Lumière F-68093 Mulhouse Cedex - France)
- CdF (institution) - Collège de France (France)
- Grenoble INP - Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology : FR3459 (46 avenue Félix Viallet 38031 Grenoble Cedex 1 - France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- ENSCM - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (8 Rue de l'Ecole Normale 34296 Montpellier Cedex 5 - France)
5
Department of Materials Engineering (Bengaluru, 560012, Karnataka - Inde)
- IISc Bangalore - Indian Institute of Science [Bangalore] (Bangalore 560 012 - Inde)
6
Materials Department [Santa Barbara] (University of California, Santa Barbara, CA 93106-5050 - États-Unis)
- UCSB - University of California [Santa Barbara] (Santa Barbara, CA 93106 - États-Unis)
- University of California (États-Unis)
7
Deparment of Chemical and Biomolecular Engineering (4 Engineering Drive 4, 117585 - Singapour)
- NUS - National University of Singapore (21 Lower Kent Ridge Rd, Singapour 119077 - Singapour)
Abstract : We elucidate the thermodynamics of sodium (Na) intercalation into the sodium super-ionic conductor (NaSICON)-type electrode, NaxV2(PO4)3, for promising Na-ion batteries with high-power density. This is the first report of a computational temperature-composition phase diagram of the NaSICON-type electrode NaxV2(PO4)3. Based on our computational data, we identify a thermodynamically stable phase with a composition of Na2V2(PO4)3 and describe its structural features. We also identify another metastable configuration that can occur at room temperature, namely Na3.5V2(PO4)3. We unveil the crystal-structure and the electronic-structure origins of the ground-state compositions associated with specific Na/vacancy arrangements, which are driven by charge orderings on the vanadium sites. These results are significant for the optimization of high-energy and power density electrodes for sustainable Na-ion batteries.
Liste complète des métadonnées
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03467608
Contributeur : Stéphane Toulin Connectez-vous pour contacter le contributeur
Soumis le : lundi 6 décembre 2021 - 16:33:29
Dernière modification le : mercredi 23 mars 2022 - 03:47:04
Archivage à long terme le : : lundi 7 mars 2022 - 19:29:22
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Dernière modification le : mercredi 23 mars 2022 - 03:47:04
Archivage à long terme le : : lundi 7 mars 2022 - 19:29:22
Fichiers
- WangZ_JMaterChemA_2021_SI.pdf Visible le : 2022-06-06
Identifiants
- HAL Id : hal-03467608, version 1
- ARXIV : 2109.06997
- DOI : 10.1039/D1TA09249A
Collections
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Citation
Ziliang Wang, Sunkyu Park, Zeyu Deng, Dany Carlier, Jean-Noel Chotard, et al.. Phase stability and sodium-vacancy orderings in a NaSICON electrode. Journal of Materials Chemistry A, Royal Society of Chemistry, 2022, 10 (1), pp.209-217. ⟨10.1039/D1TA09249A⟩. ⟨hal-03467608⟩
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