Critical Role of Framework Flexibility and Disorder in Driving High Ionic Conductivity in LiNbOCl<sub>4</sub>
Notice bibliographique
Résumé
Understanding Li-ion transport is key for the rational design of superionic solid electrolytes with exceptional ionic conductivities. LiNbOCl 4 is reported to be one of the most highly conducting materials in the recently realized new class of soft oxyhalide solid electrolytes, exhibiting an ionic conductivity of ∼11 mS·cm –1 . Here, we apply X-ray/neutron diffraction and pair distribution function analysis─coupled with density functional theory/ab initio molecular dynamics (AIMD)─to determine a structural model that provides a rationale for the high conductivity that we observe experimentally in this nanocrystalline solid. We show that it arises from unusually high framework flexibility at room temperature. This is due to isolated 1-D [NbOCl 4 ] − anionic chains that exhibit energetically favorable orientational disorder that is─in turn─correlated to multiple, disordered, and equi-energetic Li + sites in the lattice. As the Li ions sample the 3-D energy landscape with a fast predicted diffusion coefficient of 5.1 × 10 –7 cm 2 /s at room temperature (σ i calc = 17.4 mS·cm –1 ), the inorganic polymer chains can reorient or vice versa. The activation energy barrier for Li migration through the frustrated energy landscape is especially reduced by the elastic nature of the NbO 2 Cl 4 octahedra evident from very widely dispersed Cl–Nb–Cl bond angles in AIMD simulations at 300 K. The phonon spectra are predominantly influenced by Cl vibrations in the low energy range, and there is a strong overlap between the framework (Cl, Nb) and Li partial density of states in the region between 1.2 and 4.0 THz. The framework flexibility is also reflected in a relatively low bulk modulus of 22.7 GPa. Our findings pave the way for the investigation of future “flex-ion” inorganic solids and open up a new direction for the design of high-conductivity, soft solid electrolytes for all-solid-state batteries.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».