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Discovering Virtual Na-based Argyrodites as Solid-State Electrolytes Using DFT, AIMD, and Machine Learning Techniques
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1039/d4ta06927g Kee-Sun Sohn, Byung Do Lee, Deepak S. Gavali, Heejeong Kim, Seonghwan Kim, Min Young Cho, Kyunglim Pyo, Young-Kook Lee, Woon Bae Park
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1039/d4ta06927g Kee-Sun Sohn, Byung Do Lee, Deepak S. Gavali, Heejeong Kim, Seonghwan Kim, Min Young Cho, Kyunglim Pyo, Young-Kook Lee, Woon Bae Park
In surveying an extensive library of 4,375 hypothetical Na-based Argyrodites, we underscore the value of computational screening, noting that no Na-based Argyrodite solid-state electrolyte has been successfully synthesized. We introduce a robust approach using density functional theory (DFT) calculations to identify thermodynamically and electrochemically stable candidates. By evaluating energy above the hull (Eh), formation energy (Ef), band gap (Eg), and electrochemical stability window (Vw), we narrow the set to 15 compounds via a 4-dimensional Pareto frontier. Competing materials for Eh and Vw calculations are sourced from the Materials Project, ICSD, and Google DeepMind. Connectivity-optimized graph networks validate the reliability of our calculations. Ab-initio molecular dynamics (AIMD) calculations assess the room-temperature sodium ion conductivity (σRT) of the 15 selected entries, ultimately identifying the top 5 with promising σRT. This discovery of multi-compositional virtual Argyrodites advances the challenge of synthesizing Na-based Argyrodites.
中文翻译:
使用 DFT、AIMD 和机器学习技术发现虚拟 Na 基 Argyrodite 作为固态电解质
在调查包含 4,375 个假设的 Na 基 Argyrodite 的广泛库时,我们强调了计算筛选的价值,并指出尚未成功合成基于 Na 的 Argyrodite 固态电解质。我们介绍了一种使用密度泛函理论 (DFT) 计算的稳健方法来确定热力学和电化学稳定的候选物。通过评估船体上方的能量 (Eh)、形成能量 (Ef)、带隙 (EG) 和电化学稳定性窗口 (Vw),我们通过 4 维帕累托前沿将集合缩小到 15 种化合物。用于 Eh 和 Vw 计算的竞争材料来自 Materials Project、ICSD 和 Google DeepMind。连接优化的图形网络验证了我们计算的可靠性。Ab-initio 分子动力学 (AIMD) 计算评估了 15 个选定条目的室温钠离子电导率 (σRT),最终确定了具有前景的前 5 个σRT。多成分虚拟 Argyrodites 的这一发现推进了合成基于 Na 的 Argyrodites 的挑战。
更新日期:2024-11-18
中文翻译:
使用 DFT、AIMD 和机器学习技术发现虚拟 Na 基 Argyrodite 作为固态电解质
在调查包含 4,375 个假设的 Na 基 Argyrodite 的广泛库时,我们强调了计算筛选的价值,并指出尚未成功合成基于 Na 的 Argyrodite 固态电解质。我们介绍了一种使用密度泛函理论 (DFT) 计算的稳健方法来确定热力学和电化学稳定的候选物。通过评估船体上方的能量 (Eh)、形成能量 (Ef)、带隙 (EG) 和电化学稳定性窗口 (Vw),我们通过 4 维帕累托前沿将集合缩小到 15 种化合物。用于 Eh 和 Vw 计算的竞争材料来自 Materials Project、ICSD 和 Google DeepMind。连接优化的图形网络验证了我们计算的可靠性。Ab-initio 分子动力学 (AIMD) 计算评估了 15 个选定条目的室温钠离子电导率 (σRT),最终确定了具有前景的前 5 个σRT。多成分虚拟 Argyrodites 的这一发现推进了合成基于 Na 的 Argyrodites 的挑战。