掺杂 Li$_7$La$_3$Zr$_2$O$_{12}$ 中扩散系数极大值背后的原子尺度机制
材料科学
2023-05-16 v1
摘要
掺杂锂镧锆氧(LLZO)因其良好的电化学稳定性以及与锂金属负极的相容性,是一类有前景的锂离子电池固态电解质。已知这些陶瓷中的离子扩散通过 Li+ 在交替四面体和八面体位点之间相关的、空位介导的跳跃发生。Zr 位点的异价掺杂增加了 Li+ 子晶格中的空位浓度和阳离子扩散率,但此类增加在 Li+ 浓度低于 6.3 - 6.5 Li 摩尔含量时普遍随之出现下降。基于密度泛函理论的分子动力学模拟表明,扩散系数的极大值源于空位浓度增加与 Li+ 对低能四面体位点占据增加之间的竞争效应,后者提高了与扩散相关的整体活化能。对于我们模拟中相对较高的温度,与掺杂剂化学相比,Li+ 浓度在输运中起主导作用。
引用
@article{arxiv.2305.08839,
title = {Atomistic mechanisms underlying the maximum in diffusivity in doped Li$_7$La$_3$Zr$_2$O$_{12}$},
author = {Juan C. Verduzco and Ernesto E. Marinero and Alejandro Strachan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08839},
year = {2023}
}