Identification of sodiation mechanisms in graphite-based negative electrodes by molecular dynamics simulations combined with potential of mean force

Autor(es)

Lourenco, Tuanan C. ; Siqueira, Leonardo J. A. ; Dias, Luis G. ; Da Silva, Juarez L. F.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Electrochimica Acta; v. 468, p. 13-pg., 2023-11-10.

Resumo

In this study, we presented a theoretical investigation focused on the free energy barriers associated with Na+ intercalation in various negative electrode morphologies based on graphite immersed in the [Pyr14][Tf2N] ionic liquid. Additionally, we explored the influence of triglyme on the co-intercalation process. Our findings reveal that larger interlayer distances effectively reduce the energy barrier for sodiation. However, this also promotes the intercalation of [Pyr14]+ ions and decreases the population of sodium-ions within the electrode. We observed the co-intercalation mechanism in all electrode morphologies, but the interlayer distance significantly impacts this behavior. Therefore, using electrode materials with interlayer distances slightly larger than those of graphite shows promise for enhancing Na+ intercalation. Nevertheless, when designing the electrolyte, careful consideration should be given to the size and shape of the cation in the ionic liquid to prevent unintended intercalation events. (AU)

• Processo FAPESP: 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas
• Beneficiário: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 18/21401-7 - EMU concedido no processo 2017/11631-2: cluster computacional de alto desempenho - ENIAC
• Beneficiário: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 22/05652-5 - Campos de força polarizáveis para a Investigação de materiais de bateria de sódio-íon
• Beneficiário: Tuanan da Costa Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/23681-0 - De métodos ab initio até o contínuo para a busca de materiais para baterias de sódio-íon
• Beneficiário: Tuanan da Costa Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado