Native Defects and Their Doping Response in the Lithium Solid Electrolyte Li7La3Zr2O12

空位缺陷 锂(药物) 兴奋剂 化学计量学 电解质 材料科学 固溶体 晶体缺陷 离子 密度泛函理论 离子键合 化学物理 化学 结晶学 计算化学 物理化学 电极 内分泌学 医学 光电子学 有机化学 冶金
作者
Alexander G. Squires,David O. Scanlon,Benjamin Morgan
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:32 (5): 1876-1886 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.9b04319
摘要

The Li-stuffed garnets LixM2M3′O12 are promising Li-ion solid electrolytes with potential use in solid-state batteries. One strategy for optimizing ionic conductivities in these materials is to tune lithium stoichiometries through aliovalent doping, which is often assumed to produce proportionate numbers of charge-compensating Li vacancies. The native defect chemistry of the Li-stuffed garnets and their response to doping, however, are not well understood, and it is unknown to what degree a simple vacancy-compensation model is valid. Here, we report hybrid density functional theory calculations of a broad range of native defects in the prototypical Li garnet Li7La3Zr2O12. We calculate equilibrium defect concentrations as a function of synthesis conditions and model the response of these defect populations to extrinsic doping. We predict a rich defect chemistry that includes Li and O vacancies and interstitials, and significant numbers of cation-antisite defects. Under reducing conditions, O vacancies act as color centers by trapping electrons. We find that supervalent (donor) doping does not produce charge compensating Li vacancies under all synthesis conditions; under Li-rich/Zr-poor conditions the dominant compensating defects are LiZr antisites, and Li stoichiometries strongly deviate from those predicted by simple “vacancy compensation” models.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
chenjingjing发布了新的文献求助10
2秒前
song发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
allen发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
nanakkk发布了新的文献求助10
4秒前
香蕉觅云应助务实的以莲采纳,获得10
6秒前
6秒前
哈哈发布了新的文献求助30
6秒前
nm完成签到,获得积分10
7秒前
丘比特应助max采纳,获得10
8秒前
9秒前
10秒前
10秒前
kokoko完成签到,获得积分10
11秒前
sone_GG_DJHyo完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
13秒前
哈哈完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
机智醉波完成签到,获得积分10
13秒前
小七发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
宋浩奇完成签到 ,获得积分10
14秒前
竹音完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
脑洞疼应助包容的雨泽采纳,获得10
14秒前
15秒前
16秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
16秒前
16秒前
16秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
L_BD应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6019897
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7615343
关于积分的说明 16163262
捐赠科研通 5167628
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2765714
邀请新用户注册赠送积分活动 1747574
关于科研通互助平台的介绍 1635713