High-Throughput Screening of Solid-State Li-Ion Conductors Using Lattice-Dynamics Descriptors

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作者
Sokseiha Muy,Johannes Voss,Roman Schlem,Raimund Koerver,Stefan J. Sedlmaier,Filippo Maglia,Peter Lamp,Wolfgang G. Zeier,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:iScience [Cell Press]
卷期号:16: 270-282 被引量:207
标识
DOI:10.1016/j.isci.2019.05.036
摘要

Low lithium-ion migration barriers have recently been associated with low average vibrational frequencies or phonon band centers, further helping identify descriptors for superionic conduction. To further explore this correlation, here we present the computational screening of ∼14,000 Li-containing compounds in the Materials Project database using a descriptor based on lattice dynamics reported recently to identify new promising Li-ion conductors. An efficient computational approach was optimized to compute the average vibrational frequency or phonon band center of ∼1,200 compounds obtained after pre-screening based on structural stability, band gap, and their composition. Combining a low computed Li phonon band center with large computed electrochemical stability window and structural stability, 18 compounds were predicted to be promising Li-ion conductors, one of which, Li3ErCl6, has been synthesized and exhibits a reasonably high room-temperature conductivity of 0.05-0.3 mS/cm, which shows the promise of Li-ion conductor discovery based on lattice dynamics.

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