Molecular dynamics study of Li+ transport properties in solid electrolyte LLTO grain boundary
Abstract
钙钛矿型锂离子固态电解质锂镧钛氧（ Li3xLa2/3-xTiO3,缩写为LLTO）由于较宽的工作电压范围，在固态锂电池研究中引起特别关注．固态电解质通常为多晶态，因而探究晶界对固态电解质材料性能的影响至关重要．本文采用分子动力学模拟方法对贫锂相P-Σ5(210)、P-Σ5(310)、P-Σ13(510)和富锂相R-Σ5(210)、R-Σ5(310)、R-Σ13(510)这6种LLTO晶界进行研究，深入探究LLTO晶界中的Li+输运特性．研究结果表明，不管是贫锂相还是富锂相，∑5(210)晶界的形成能最低．相比于LLTO体相，Li+在LLTO晶界中呈现出更低的MSD，更小的迁移能垒以及更低的离子电导率．这说明晶界的存在阻碍了Li+的扩散，且相对于平行于晶界方向的输运，Li+沿垂直于晶界方向的输运更为受阻．尽管Li+在LLTO晶界区域扩散受阻，但随着晶界区域Li含量的增加，Li+的扩散速率均得到不同程度地提升． Li+在LLTO各晶界中的运动轨迹为： Li+先倾向于在晶界区域内输运，随后逐渐扩散到体相区域，最后形成类似于LLTO体相所呈现的二维运动轨迹．本研究结果将有助于加深晶界对Li⁺输运性质的影响的理解．
Fields of Study & Subjects
Advanced Battery Materials and Technologies
Advancements in Battery Materials
Thermal Expansion and Ionic Conductivity
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 6
- Publication date
- 1 January 2026