对于\(Li_3OCl,Li_3OBr\)的研究中,理论的锂离子活化能是0.3~0.4eV,但是实验中,块状的锂离子活化能在0.6eV左右,即理论高估了锂离子在块状固体电解质中的迁移速率。另一方面薄膜形态下的活化能是0.35eV接近理论值。这个差异解释为薄膜的晶粒尺寸要大于块状固体的晶粒尺寸,从而薄膜有比较低的境界电阻?

Lammps计算:设置体系是周期性边界条件,对于整块金属和晶界,分别进行了步长为2fs总时长为10ns的计算。supercell中有5076个离子。首先进行几ns的NPT来使得体系平衡,然后对于500~1000K的温度范围内进行NVT计算。有3.33%的Li和10%的Cl被替换成空位来模拟扩散。

扩散计算方法:

通过公示\(<r^2>=6D_{Li}t,<r^2>是mean squared displacement\),应该是计算的diffusion coefficient。然后再代入nernst einstein relationship:

\[\frac{\sigma(conductivity)}{D_{Li}}=H_R(=1,Haven ratio)\frac{n(载流子体积浓度)q^2}{kT}\]

这个文章还很清楚地表现了如何构造晶界模型!(figure 3)