Hochdurchsatz-Screening von anorganische Kristallstrukturen findet neue Klasse von Ionenleitern mit La3CuSiS7-Struktur
Gemeinsam mit dem SCTMS wurde ein Hochdurchsatz-Screening der Inorganic Crystal Strcuture Database (ICSD) hinsichtlich neuer vielversprechender Ca2+-, Mg2+-, Zn2+- und Al3+-ionenleitenden ternären und quaternären Sulfide, Selenide und Telluride (∼1500 Verbindungen) durchgeführt. Ein geometrisch-topologischer Ansatz auf der Grundlage der Voronoi-Partition wurde zunächst angewendet und ergab 104 Verbindungen, die als Ionenleiter mit möglicher Kationenleitung unbekannt waren. Alle Verbindungen wurden einer Analyse der Bond Valence Site Energy Analyse unterzogen, um die Migrationsenergie zu bestimmen. Außerdem wurden die logarithmischen Abhängigkeiten von Migrationsenergie von den geometrischen Parametern der Migrationspfade ermittelt. Als Ergebnis wurden 16 von 104 Strukturen als vielversprechende Ionenleiter herausgefiltert. Schließlich ergaben Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen 11 aussichtsreichste Verbindungen mit Migrationsenergien < 1,0 eV. Darunter befindet sich eine neue Klasse von Ionenleitern mit der Struktur La3CuSiS7, für die ab initio molekulardynamische Berechnungen durchgeführt wurden. Diese ergaben Diffusionskoeffizienten von ∼10–7 cm2 s–1 und Ionenleitfähigkeiten von ∼10–2 S cm–1 bei 300 K. Die Ergebnisse wurden der Battery Materials Database hinzugefügt.
A. A. Kabanov, Y. A. Morkhova, V. Osipov, M. Rothenberger, T. Leisegang, Vladislav A. Blatov
A Novel Class of Multivalent Ionic Conductors of the La3CuSiS7 Structure Type: the Results of Stepwise ICSD Screening.
Physical Chemistry Chemical Physics 26, 2622 (2024).