反钙钛矿 Li$_2$FeSO 中阴离子极化导向的短程有序
材料科学
2023-04-28 v3 统计力学
摘要
阳离子无序正极中的短程有序可对其电化学性能产生显著影响。在此，我们利用密度泛函理论、蒙特卡洛模拟和同步辐射 X 射线对分布函数数据，表征了反钙钛矿正极材料 LiFeSO 中的阳离子短程有序。我们预测了部分短程阳离子有序，其特征是有利于 OLiFe 氧配位，且偏好极性的顺式-OLiFe 而非非极性的反式-OLiFe 构型。这种对极性阳离子构型的偏好产生了长程无序，与实验数据一致。所预测的短程有序偏好与简单点电荷模型相反，后者反而预测优先的反式-OLiFe 氧配位及相应的长程晶体学有序。因此，LiFeSO 中长程有序的缺失可归因于顺式-OLiFe 及其他非 OLiFe 氧配位基元的相对稳定性。我们表明该效应与氧化物和硫化物阴离子在极性配位环境中的极化有关，其稳定了这些极性短程阳离子有序。我们提出类似的阴离子极化导向短程有序可能存在于其他含有不同形式电荷阳离子的异阳离子材料中。我们的分析也说明了使用简单点电荷模型预测阳离子无序材料结构的局限性，其中其他因素（如阴离子极化）可能在导向短程与长程结构关联中起关键作用。
引用
@article{arxiv.2212.13485,
title = {Anion-polarisation-directed short-range-order in antiperovskite Li$_2$FeSO},
author = {Samuel W. Coles and Viktoria Falkowski and Harry S. Geddes and Gabriel E. Pérez and Samuel G. Booth and Alexander G. Squires and Conn O'Rourke and Kit McColl and Andrew L. Goodwin and Serena A. Cussen and Simon J. Clarke and M. Saiful Islam and Benjamin J. Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.13485},
year = {2023}
}