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26.04.2017 | Ausgabe 16/2017 Open Access

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16/2017

Defect processes in Li2ZrO3: insights from atomistic modelling

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 16/2017
Autoren:
A. Kordatos, S.-R. G. Christopoulos, N. Kelaidis, A. Chroneos

Abstract

Lithium zirconate (Li2ZrO3) is an important material that is considered as an anode in lithium-ion batteries and as a nuclear reactor breeder material. The intrinsic defect processes and doping can impact its material properties. In the present study we employ density functional theory calculations to calculate the defect processes and doping in Li2ZrO3. Here we show that the lithium Frenkel is the dominant intrinsic defect process and that dopants substituting in the zirconium site strongly associate with oxygen vacancies. In particular, it is calculated that divalent dopants more strongly bind with oxygen vacancies, with trivalent dopants following in binding energies and even tetravalent dopands having significant binding energies. The results are discussed in view of the application of Li2ZrO3 in energy applications.

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