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摘要

三元锂金属卤化物作为极具潜力的固体电解质材料受到人们的广泛关注. 本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了一系列具有不同Li离子浓度的Li _xYCl _3+x( x= 2.14, 3.00, 4.20)和Li _xYBr _3+x( x= 1.8, 3.0, 5.0)材料的结构、电子性质和迁移特性. 研究结果表明, Li离子和Li空位浓度的变化对材料的性能有显著影响, 而且随着 x值的增加, Li离子的含量增加, 相应的Li空位浓度降低, 结构的稳定性增强、带隙增大、离子迁移能垒降低, 从而可以调控该类材料的性能. 此外, 计算结果进一步表明, 在所有考虑的结构中, 具有最佳Li离子与Li空位平衡的Li ₃YCl ₆和Li ₃YBr ₆组分展现出最高的结构稳定性、最大的带隙和最低的迁移能垒. 本文为设计性能更好的卤化物固态电解质提供了一种新策略和新思路.

关键词:

Abstract

Ternary lithium metal halides have attracted much attention as potential solid electrolytes. In this work, we study the structural, electronic and ionic diffusion properties of a series of Li _xYCl _3+x( x= 2.14, 3.00, 4.20) and Li _xYBr _3+x( x= 1.8, 3.0, 5.0) by using first-principles calculation based on density functional theory. The calculation results show that the Li-ion concentration has a significant effect on the properties of the materials, and with the increase of xvalue, Li-ion number becomes higher, structure turns more stable, band gap gets larger, and migration barrier lowers, thus the performance of the material can be tuned. In addition, the calculation results further show that Li ₃YCl ₆and Li ₃YBr ₆with the best balance between Li-ion carrier concentration and vacancy concentration exhibit the highest structural stability, the largest band gaps, and the lowest migration barriers in all similar structures. Our study provides a new strategy and idea for designing better-performance halide solid electrolytes.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:吴木生,smwu@jxnu.edu.cn; 欧阳楚英,cyouyang@jxnu.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 12064014, 51962010, 12174162, 12064015)和鸿之微项目资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Wu Mu-Sheng,smwu@jxnu.edu.cn; Ouyang Chu-Ying,cyouyang@jxnu.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 12064014, 51962010, 12174162, 12064015) and the Program of HZWTECH, China.

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参考文献

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[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
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[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
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化学式	空间群	晶格常数/Å	反应方程式	E_f/(meV·atom^–1)
Li₁₅Y₇Cl₃₆	$p\bar{3}m1$	a= 11.22 c= 12.34	15LiCl+7YCl₃→Li₁₅Y₇Cl₃₆	32
Li₁₈Y₆Cl₃₆			18LiCl+6YCl₃→Li₁₈Y₆Cl₃₆	13
Li₂₁Y₅Cl₃₆			21LiCl+5YCl₃→Li₂₁Y₅Cl₃₆	19
Li₉Y₅Br₂₄	C2/m	a= 13.93 b= 12.02 c= 6.95	9LiBr+5YBr₃→Li₉Y₅Br₂₄	17
Li₁₂Y₄Br₂₄			12LiBr+4YBr₃→Li₁₂Y₄Br₂₄	2
Li₁₅Y₃Br₂₄			15LiBr+3YBr₃→Li₁₅Y₃Br₂₄	30

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[5]
[6]
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[10]
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[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
[40]
[41]
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]
[47]
[48]
[49]
[50]

[1]	郑鹏飞, 柳志旭, 王超, 刘卫芳.基团替代调控无铅有机钙钛矿铁电体的极化和压电特性的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2024, 73(12): 126202.doi:10.7498/aps.73.20240385
[2]	华彪, 孙宝珍, 王靖轩, 石晶, 徐波.Li含量对Li_3xLa_(2/3)–x†_(1/3)–2xTiO₃固态电解质表面稳定性、电子结构及Li离子输运性质的影响. 必威体育下载 , 2023, 72(2): 028201.doi:10.7498/aps.72.20221808
[3]	丁莉洁, 张笑天, 郭欣宜, 薛阳, 林常青, 黄丹.SrSnO₃作为透明导电氧化物的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2023, 72(1): 013101.doi:10.7498/aps.72.20221544
[4]	史晓红, 侯滨朋, 李祗烁, 陈京金, 师小文, 朱梓忠.锂离子电池富锂锰基三元材料中氧空位簇的形成: 第一原理计算. 必威体育下载 , 2023, 72(7): 078201.doi:10.7498/aps.72.20222300
[5]	邓旭良, 冀先飞, 王德君, 黄玲琴.石墨烯过渡层对金属/SiC接触肖特基势垒调控的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2022, 71(5): 058102.doi:10.7498/aps.71.20211796
[6]	吴成伟, 谢国锋, 周五星.全固态锂离子电池内部热输运研究前沿. 必威体育下载 , 2022, 71(2): 026501.doi:10.7498/aps.71.20211887
[7]	栾丽君, 何易, 王涛, LiuZong-Wen.CdS/CdMnTe太阳能电池异质结界面与光电性能的第一性原理计算. 必威体育下载 , 2021, 70(16): 166302.doi:10.7498/aps.70.20210268
[8]	尹媛, 李玲, 尹万健.太阳能电池材料缺陷的理论与计算研究. 必威体育下载 , 2020, 69(17): 177101.doi:10.7498/aps.69.20200656
[9]	胡前库, 秦双红, 吴庆华, 李丹丹, 张斌, 袁文凤, 王李波, 周爱国.三元Nb系和Ta系硼碳化物稳定性和物理性能的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2020, 69(11): 116201.doi:10.7498/aps.69.20200234
[10]	范航, 何冠松, 杨志剑, 聂福德, 陈鹏万.三氨基三硝基苯基高聚物粘结炸药热力学性质的理论计算研究. 必威体育下载 , 2019, 68(10): 106201.doi:10.7498/aps.68.20190075
[11]	闫小童, 侯育花, 郑寿红, 黄有林, 陶小马.Ga, Ge, As掺杂对锂离子电池正极材料Li₂CoSiO₄的电化学特性和电子结构影响的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2019, 68(18): 187101.doi:10.7498/aps.68.20190503
[12]	郑路敏, 钟淑英, 徐波, 欧阳楚英.锂离子电池正极材料Li₂MnO₃稀土掺杂的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2019, 68(13): 138201.doi:10.7498/aps.68.20190509
[13]	马爽, 乌仁图雅, 特古斯, 武晓霞, 管鹏飞, 那日苏.FeMnP1-xTx（T=Si，Ga，Ge）系列化合物机械性能的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2017, 66(12): 126301.doi:10.7498/aps.66.126301
[14]	杨天兴, 成强, 许红斌, 王渊旭.几种三元过渡金属碳化物弹性及电子结构的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2010, 59(7): 4919-4924.doi:10.7498/aps.59.4919
[15]	吴红丽, 赵新青, 宫声凯.Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算. 必威体育下载 , 2010, 59(1): 515-520.doi:10.7498/aps.59.515
[16]	胡方, 明星, 范厚刚, 陈岗, 王春忠, 魏英进, 黄祖飞.梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2009, 58(2): 1173-1178.doi:10.7498/aps.58.1173
[17]	宋庆功, 王延峰, 宋庆龙, 康建海, 褚勇.插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2008, 57(12): 7827-7832.doi:10.7498/aps.57.7827
[18]	明星, 范厚刚, 胡方, 王春忠, 孟醒, 黄祖飞, 陈岗.自旋-Peierls化合物GeCuO3电子结构的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2008, 57(4): 2368-2373.doi:10.7498/aps.57.2368
[19]	侯清玉, 张跃, 陈粤, 尚家香, 谷景华.锐钛矿(TiO2)半导体的氧空位浓度对导电性能影响的第一性原理计算. 必威体育下载 , 2008, 57(1): 438-442.doi:10.7498/aps.57.438
[20]	宋庆功, 姜恩永, 裴海林, 康建海, 郭英.插层化合物LixTiS2中Li离子-空位二维有序结构稳定性的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2007, 56(8): 4817-4822.doi:10.7498/aps.56.4817

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