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Tuning mobility and stability of lithium ion conductors based on lattice dynamics†
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2018-02-20 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7ee03364h Sokseiha Muy 1, 2, 3, 4 , John C. Bachman 2, 3, 4, 5 , Livia Giordano 2, 3, 4, 5, 6 , Hao-Hsun Chang 2, 3, 4, 7 , Douglas L. Abernathy 4, 8, 9, 10 , Dipanshu Bansal 4, 8, 9, 10 , Olivier Delaire 4, 8, 9, 10, 11 , Satoshi Hori 12, 13, 14, 15, 16 , Ryoji Kanno 12, 13, 14, 15, 16 , Filippo Maglia 17, 18, 19, 20 , Saskia Lupart 17, 18, 19, 20 , Peter Lamp 17, 18, 19, 20 , Yang Shao-Horn 1, 2, 3, 4, 5
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2018-02-20 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7ee03364h Sokseiha Muy 1, 2, 3, 4 , John C. Bachman 2, 3, 4, 5 , Livia Giordano 2, 3, 4, 5, 6 , Hao-Hsun Chang 2, 3, 4, 7 , Douglas L. Abernathy 4, 8, 9, 10 , Dipanshu Bansal 4, 8, 9, 10 , Olivier Delaire 4, 8, 9, 10, 11 , Satoshi Hori 12, 13, 14, 15, 16 , Ryoji Kanno 12, 13, 14, 15, 16 , Filippo Maglia 17, 18, 19, 20 , Saskia Lupart 17, 18, 19, 20 , Peter Lamp 17, 18, 19, 20 , Yang Shao-Horn 1, 2, 3, 4, 5
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Lithium ion conductivity in many structural families can be tuned by many orders of magnitude, with some rivaling that of liquid electrolytes at room temperature. Unfortunately, fast lithium conductors exhibit poor stability against lithium battery electrodes. In this article, we report a fundamentally new approach to alter ion mobility and stability against oxidation of lithium ion conductors using lattice dynamics. By combining inelastic neutron scattering measurements with density functional theory, fast lithium conductors were shown to have low lithium vibration frequency or low center of lithium phonon density of states. On the other hand, lowering anion phonon densities of states reduces the stability against electrochemical oxidation. Olivines with low lithium band centers but high anion band centers are promising lithium ion conductors with high ion conductivity and stability. Such findings highlight new strategies in controlling lattice dynamics to discover new lithium ion conductors with enhanced conductivity and stability.
中文翻译：
基于晶格动力学调整锂离子导体的迁移率和稳定性†
许多结构族中的锂离子电导率可以调节许多数量级，在室温下可以与液体电解质媲美。不幸的是，快速锂导体对锂电池电极的稳定性较差。在本文中，我们报告了一种从根本上采用晶格动力学改变锂离子导体的离子迁移率和稳定性的新方法。通过将非弹性中子散射测量结果与密度泛函理论相结合，快速锂导体表现出较低的锂振动频率或较低的锂声子中心态密度。另一方面，降低状态的阴离子声子密度会降低抗电化学氧化的稳定性。具有低锂带中心但具有高阴离子带中心的橄榄石是具有高离子电导率和稳定性的有前途的锂离子导体。这些发现突出了控制晶格动力学的新策略，以发现具有增强的电导率和稳定性的新型锂离子导体。
更新日期：2018-02-20
中文翻译：
基于晶格动力学调整锂离子导体的迁移率和稳定性†
许多结构族中的锂离子电导率可以调节许多数量级，在室温下可以与液体电解质媲美。不幸的是，快速锂导体对锂电池电极的稳定性较差。在本文中，我们报告了一种从根本上采用晶格动力学改变锂离子导体的离子迁移率和稳定性的新方法。通过将非弹性中子散射测量结果与密度泛函理论相结合，快速锂导体表现出较低的锂振动频率或较低的锂声子中心态密度。另一方面，降低状态的阴离子声子密度会降低抗电化学氧化的稳定性。具有低锂带中心但具有高阴离子带中心的橄榄石是具有高离子电导率和稳定性的有前途的锂离子导体。这些发现突出了控制晶格动力学的新策略，以发现具有增强的电导率和稳定性的新型锂离子导体。
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