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A Simple Ansatz to Predict the Structure of Li4Ti5O12

Zahn, Stefan Janek, Jurgen Mollenhauer, Doreen
  • 초록  

    The titanium-based anode material Li 4 Ti 5 O 12 is an alternative to carbon based anode materials in cells for fast charging lithium ion batteries (LIB). Li 4 Ti 5 O 12 exhibits a negligible volume change during Li-uptake to Li 7 Ti 5 O 12 . In order to understand lithium diffusion in the solid state or at interfaces, first principles calculations can provide a detailed picture at the atomistic level. Therefore, it is important to know the preferred lithium substitution pattern of the materials, as lithium and titanium share the 16d Wyckoff positions in Li 4 Ti 5 O 12 and Li 7 Ti 5 O 12 . We show by first principles calculations that strain inside the material is increased when lithium replaces titanium on the 16d Wyckoff positions in Li 4 Ti 5 O 12 . This allows to predict the most stable Li substitution pattern of Li 4 Ti 5 O 12 for which the lithium atoms are distributed as homogeneous as possible over all planes of the system. Similarities and differences to Li 7 Ti 5 O 12 regarding the structural setup have been studied and discussed.


  • 주제어

    batteries .   density functional theory .   first principle .   lithium titanate .   structure.  

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