Kationenunordnung verbessert den superionischen Leiter NASICON
Wie sich der Na-Transport im Festelektrolyten NASICON verbessern lässt
21.03.2021 von K. Albe
Mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen wurde der Einfluss unterschiedlicher Kationenordnungen auf die Natriumdiffusionsfähigkeit in Na3Zr2Si2PO12 untersucht.
Eine ideale Kationenordnung führt zu außerordentlich hoher Diffusivität, wenn alle Phosphorionen auf Diagonalen angeordnet waren, die von den Natriumdiffusionskanälen gleich weit entfernt waren. Dagegen wirkt sich eine planare Ausrichtung der P-Ionen, die zu Schichten aus reinem Phosphor und reinem Silizium führt und entlang der z-Richtung gestapelt sind, nachteilig auf die Natriumdiffusionsfähigkeit auswirkt.
Im Gegensatz zu vielen anderen superionischen Leitern zeigen die molekulardynamischen Simulationen, dass zunehmende Kationenunordnung die Ionenleitfähigkeit im Fall der NASICON-Kristallstruktur im Allgemeinen nicht verbessert. Während eine Störung die Leitfähigkeit in Bezug auf eine planare Anordnung von Phosphorionen erhöht, erhöht eine Konfiguration mit diagonal ausgerichteten Phosphorionen die Leitfähigkeit noch mehr. Wir erwarten, dass dieses Ergebnis nicht nur für die Na3Zr2Si2PO12-Zusammensetzung gilt, sondern ein allgemeines Merkmal der NASICON-Kristallstruktur ist.
