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High Room-Temperature Magnesium Ion Conductivity in Spinel-Type MgYb₂Se₄ Solid Electrolyte

Glaser, Clarissa; Sotoudeh, Mohsen; Dillenz, Manuel; Sarkar, Kanchan; Bark, Jasmin S.; Singh, Shashwat; Wei, Zhixuan; Indris, Sylvio ORCID iD icon 1; Müller, Riccarda; Leopold, Kerstin; Nazar, Linda F.; Groß, Axel; Janek, Jürgen
1 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

We present three magnesium selenide spinels, MgSc0.4Y0.4Er0.4Tm0.4Yb0.4Se4, Mg0.75Sc2Se3.5Br0.5 and MgYb2Se4, as potential solid electrolytes (SE) for magnesium batteries. In particular, the latter spinel exhibits a room-temperature ionic conductivity exceeding 10–4 S cm–1 and a low Mg2+ migration barrier of 364 meV. The high ionic mobility is attributed to the low magnesium insertion energy revealed by density functional theory (DFT), which indicates a weak binding interaction between magnesium ions and the host lattice. Furthermore, like the two multicomponent spinels, MgYb2Se4 exhibits lower electronic conductivity compared to previously studied MgB2Se4 spinels (B = Sc, Y, Er, Tm) and a good electrochemical stability, making it a strong candidate for Mg2+ SE applications.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000188040
Veröffentlicht am 05.12.2025
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1021/acs.chemmater.5c00131
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Zitationen: 1
Web of Science
Zitationen: 1
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 13.05.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0897-4756, 1520-5002
KITopen-ID: 1000188040
HGF-Programm 38.02.02 (POF IV, LK 01) Components and Cells
Erschienen in Chemistry of Materials
Verlag American Chemical Society (ACS)
Band 37
Heft 9
Seiten 3353–3362
Vorab online veröffentlicht am 03.05.2025
Nachgewiesen in Scopus
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