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  New Li -Mg phosphates with 3D framework : experiment and ab initio calculations

Kellerman, D. G., Tyutyunnik, A. P., Medvedeva, N. I., Chufarov, A. Y., Fortes, A. D., Gibbs, A., Tarakina, N. V., Kalinkin, M., Zhuravlev, N., & Leonidova, O. (2020). New Li -Mg phosphates with 3D framework: experiment and ab initio calculations. Dalton Transactions, -. doi:10.1039/D0DT01963A.

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基本情報

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アイテムのパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0006-AA9C-B 版のパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0006-AA9D-A
資料種別: 学術論文

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Manuscript.pdf (全文テキスト(全般)), 5MB
 
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制限付き (Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, MTKG; )
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著作権情報:
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-

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作成者

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 作成者:
Kellerman, Dina Georgievna, 著者
Tyutyunnik, Alexander P., 著者
Medvedeva, Nadezhda Ivanovna, 著者
Chufarov, Aleksandr Yu., 著者
Fortes, Andrew Dominic, 著者
Gibbs, Alexandra, 著者
Tarakina, Nadezda V.1, 著者           
Kalinkin, Mikhael, 著者
Zhuravlev, Nickolai, 著者
Leonidova, Olga, 著者
所属:
1Nadezda V. Tarakina, Kolloidchemie, Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Max Planck Society, ou_2522693              

内容説明

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キーワード: -
 要旨: Two new lithium-magnesium phosphates LiMg6(PO4)3(P2O7) and
Li(Mg5.62Sc0.19Li0.19)(PO4)3(P2O7) were synthesized by the solid-phase method. Using high-resolution
time-of-flight neutron powder diffraction (TOF NPD) and X-ray powder diffraction (XRPD), we
established that these phosphates have Pnma orthorhombic structure with the cell parameters
a=9.14664(5) Å, b=18.83773(8) Å, c=8.27450(4) Å, V=1425.71(1) Å3 and a=9.14516(5) Å,
b=18.84222(9) Å, c= 8.28204(4) Å, V=1427.12(1) Å3, respectively. The crystal structures can be
described by stacking of the [Mg6O18] or [Mg5.62Sc0.19Li0.19O18] wavy layers, which are parallel to the
(100) direction and interconnected through PO4 tetrahedra and P2O7 groups to a 3D-framework. Li atoms
are located in large tunnels formed in a 3D lattice, which contributes to lithium diffusion. AC impedance
spectroscopy shows that LiMg6(PO4)3(P2O7) and Li(Mg5.62Sc0.19Li0.19)(PO4)3(P2O7) have Li ion
conductivity of 3.6 10-4 S/cm and 1.7 10-4 S/cm at 950 °C, with activation energy of 1.28 eV and
1.55 eV, respectively. NMR MAS studies confirmed a coexistence of pyro- and orthogroups in the
structure of both phases and two lithium positions in Li(Mg5.62Sc0.19Li0.19)(PO4)3(P2O7). The first-
principles method was used to study the electronic structure and stability of the two phases. The
calculated formation enthalpies demonstrated that Sc is a stabilizing impurity in LiMg6(PO4)3(P2O7),
while there exists a strong destabilization of olivine LiMgPO4 upon doping with Sc. This explains the
failure to synthesize the Sc-doped olivine. The new phosphate LiMg6(PO4)3(P2O7) is a dielectric with
band gap of 5.35 eV, which decreases to 4.85 eV due to a localized Sc 3d peak upon doping with Sc.
These findings are consistent with the results obtained from UV-Vis spectroscopy. The new phase may be
a good optical matrix similar to LiMgPO4.

資料詳細

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言語: eng - English
 日付: 2020-06-30
 出版の状態: オンラインで出版済み
 ページ: -
 出版情報: -
 目次: -
 査読: -
 識別子(DOI, ISBNなど): DOI: 10.1039/D0DT01963A
BibTex参照ID: D0DT01963A
 学位: -

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出版物 1

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出版物名: Dalton Transactions
  省略形 : Dalton Trans.
種別: 学術雑誌
 著者・編者:
所属:
出版社, 出版地: Cambridge, UK : Royal Society of Chemistry
ページ: - 巻号: - 通巻号: - 開始・終了ページ: - 識別子(ISBN, ISSN, DOIなど): ISSN: 1477-9226