Магнетизм

Ab initio исследование Na$M$Fe(MoO$_4$)$_3$ ($M$ = Mn, Fe, Co, Ni, Zn): электронная структура, диффузия натрия и потенциалы

А. В. Сердцев, Н. И. Медведева

Институт химии твердого тела УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация: Исследована электронная структура молибдатов Na$M$Fe(MoO$_4$)$_3$ ($M$ = Mn, Fe, Co, Ni, Zn) изоструктурных $\alpha$-NaFe$_2$(MoO$_4$)$_3$ или $\beta$-NaFe$_2$(MoO$_4$)$_3$. С учетом электронной корреляции в модели Хаббарда показано, что эти соединения являются полупроводниками с шириной запрещенной зоны от 1.2 до 2.6 eV. Установлены пути диффузии натрия в структурах $\alpha$-NaFe$_2$(MoO$_4$)$_3$ и $\beta$-NaFe$_2$(MoO$_4$)$_3$, показано, что в соединениях со структурой $\beta$-NaFe$_2$(MoO$_4$)$_3$ энергетический барьер почти в два раза ниже. Моделирование экстракции натрия показало, что эти молибдаты должны иметь высокий потенциал от 3 до 5 V и небольшие изменения объема и энтальпии образования в зависимости от содержания натрия. Согласно полученным результатам, низкосимметричные молибдаты Na$M$Fe(MoO$_4$)$_3$ ($M$ = Mn, Fe, Co, Ni, Zn) обладают диффузионными свойствами и катодным напряжением, сходными с соединениями структурного типа NASICON, и также могут быть перспективными материалами для натрий-ионных аккумуляторов.

Ключевые слова: DFT-расчеты, плотность состояний, молибдаты, диффузия натрия, экстракция натрия.

Поступила в редакцию: 04.05.2022
Исправленный вариант: 11.05.2022
Принята в печать: 12.05.2022

DOI: 10.21883/FTT.2022.08.52695.371

 Англоязычная версия: Physics of the Solid State, 2022, 64:4, 215–221

Реферативные базы данных:

•