Пути миграции Li+ в Li1+xV3O8: геометрико-топологический анализ

Е.А. Шерстобитова1,2, Н.В. Проскурнина1, М.А. Сёмкин1,3, П.Е. Ромашко1, А.Н. Пирогов1, В.И. Воронин1, А.Ф. Губкин1,3, Е.А. Морхова4,5, М.С. Щелканова6, Г.Ш. Шехтман6, Н.А. Кабанова4,5

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
2Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург
3Институт естественных наук и математики Уральского федерального университета, г. Екатеринбург
4Самарский государственный технический университет, г. Самара
5Лаборатория природоохранных технологий и экологической безопасности Арктики, Кольский научный центр РАН, г. Апатиты
6Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург
 

Методами рентгеновской и нейтронной дифракции проведено комплексное исследование кристаллической структуры соединений Li1+xV3O8 (x = 0.1, 0.2, 0.3) и уточнены их модели. С помощью геометрико-топологического (ГТ) анализа для уточненной модели моноклинной структуры Li1+xV3O8 были рассчитаны энергетические потенциалы на основе сумм валентных связей, установлены пути миграции ионов Li+ и построены соответствующие карты ионной проводимости (рисунок). Показано, что ионы Li+ могут перемещаться по одномерным каналам проводимости вдоль кристаллографического направления [010], имеющего низкие энергетические барьеры (~0.55 эВ). Эти каналы состоят из вакантных октаэдрических и тетраэдрических позиций, которые могут обеспечивать диффузию ионов Li+ посредством механизма прямого перескока.

 
 
Рисунок. Карта миграции ионов Li (зелёные линии) с указанием литиевых позиций в моноклинной структуре Li1+xV3O8 (x = 0.1, 0.2 и 0.3) по данным ГТ-анализа. На вставке показаны наиболее вероятные позиции лития.

 

 

Публикации

  1. Pathways for Li+ migration in Li1+xV3O8: Geometrical-topological analysis / E.A. Sherstobitova, Ye.A. Morkhova, N.V. Proskurnina, M.S. Shchelkanova, G.Sh. Shekhtman, M.A. Semkin, P.E. Romashko, A.N. Pirogov, V.I. Voronin, N.A. Kabanova , A.F. Gubkin. // Solid State Ionics. — 2025. — V. 427. — P. 116904—116910.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег. № 122021000031-8, Шифр «Поток».