声子 - 锂离子相互作用：LiM(SeO3)2 案例研究
材料科学
2024-02-21 v1
摘要
锂离子扩散本质上是一个热激活的离子跳跃过程。最近，软晶格、非谐声子和桨轮机制被提出可能有利于离子传输，但对移动离子与阴离子的振动耦合的理解仍然有限却至关重要。在此，我们研究了 LiM(SeO3)2（M = Al、Ga、In、Sc、Y 和 La）中的离子电导率、稳定性和晶格动力学，该材料在 LiO4 多面体内包含两种类型的氧阴离子，即共边和共角，其原型 LiGa(SeO3)2 已在实验中合成。我们详细研究了非谐和简谐声子相互作用，以及锂聚阴离子中共边或共角键合阴离子的振动与锂离子扩散之间的耦合。随着 M 从 Sc 变为 La，非谐声子增加，同时锂离子扩散的活化能降低。涉及共边键合氧阴离子的声子模式比共角键合氧阴离子对锂迁移的贡献更大，这是由于锂离子与共边键合阴离子之间具有更强的原子相互作用。因此，对于全固态电池用锂离子超离子导体的设计，与其关注整体晶格软化，不如着重降低贡献于锂离子扩散的关键声子的频率并增加非谐性。
引用
@article{arxiv.2402.12671,
title = {Phonon-lithium ion interactions: A case study of LiM(SeO3)2},
author = {Runxin Ouyang and Yu Yang and Chaohong Guan and Hong Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.12671},
year = {2024}
}