Defect chemistry in layered transition-metal oxides from screened hybrid density functional calculations

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 2, Issue 15, 2014, Pages 5224-5235

  Hoang, Khang ^a   Johannes, Michelle D ^b  

^a NORTH DAKOTA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b NAVAL RESEARCH LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; CATHODES; COBALT COMPOUNDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; LITHIUM; NICKEL; POINT DEFECTS; POLARONS; THERMODYNAMICS; VACANCIES;

CHARGE DISPROPORTIONATION; ELECTRONIC CONDUCTION; FIRST-PRINCIPLES STUDY; HYBRID DENSITY FUNCTIONAL CALCULATIONS; INTRINSIC POINT DEFECTS; LAYERED OXIDE CATHODES; TRANSITION-METAL OXIDES; VACANCY CONCENTRATION;

DEFECTS;

EID: 84896449377     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ta00673a     Document Type: Article

References (77)

1. M. S. Whittingham Chem. Rev. 2004 104 4271 4302
2. P. Kalyani N. Kalaiselvi Sci. Technol. Adv. Mater. 2005 6 689 703
3. R. Gummow M. Thackeray W. David S. Hull Mater. Res. Bull. 1992 27 327 337
4. N. A. Chernova G. M. Nolis F. O. Omenya H. Zhou Z. Li M. S. Whittingham J. Mater. Chem. 2011 21 9865 9875
5. M. Carewska S. Scaccia F. Croce S. Arumugam Y. Wang S. Greenbaum Solid State Ionics 1997 93 227 237
6. S. Levasseur M. Menetrier E. Suard C. Delmas Solid State Ionics 2000 128 11 24
7. S. Levasseur M. Menetrier Y. Shao-Horn L. Gautier A. Audemer G. Demazeau A. Largeteau C. Delmas Chem. Mater. 2003 15 348 354
8. J. T. Hertz Q. Huang T. McQueen T. Klimczuk J. W. G. Bos L. Viciu R. J. Cava Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008 77 075119
9. D. Carlier J.-H. Cheng C.-J. Pan M. Menetrier C. Delmas B.-J. Hwang J. Phys. Chem. C 2013 117 26493 26500
10. G. Dutta A. Manthiram J. Goodenough J.-C. Grenier J. Solid State Chem. 1992 96 123 131
11. A. Hirano R. Kanno Y. Kawamoto Y. Takeda K. Yamaura M. Takano K. Ohyama M. Ohashi Y. Yamaguchi Solid State Ionics 1995 78 123 131
12. R. Kanno H. Kubo Y. Kawamoto T. Kamiyama F. Izumi Y. Takeda M. Takano J. Solid State Chem. 1994 110 216 225
13. A.-L. Barra G. Chouteau A. Stepanov A. Rougier C. Delmas Eur. Phys. J. B 1999 7 551 562
14. E. Chappel M. D. Núñez Regueiro S. de Brion G. Chouteau V. Bianchi D. Caurant N. Baffier Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 132412
15. K. Hoang M. Johannes Chem. Mater. 2011 23 3003 3013
16. K. Hoang M. D. Johannes J. Power Sources 2012 206 274 281
17. M. D. Johannes K. Hoang J. L. Allen K. Gaskell Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 115106
18. V. I. Anisimov J. Zaanen O. K. Andersen Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991 44 943 954
19. A. Van der Ven G. Ceder Electrochem. Solid-State Lett. 2000 3 301 304
20. K. Kang G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2006 74 094105
21. L. Wang T. Maxisch G. Ceder Chem. Mater. 2007 19 543 552
22. S. Laubach S. Laubach P. C. Schmidt D. Ensling S. Schmid W. Jaegermann A. Thien K. Nikolowski H. Ehrenberg Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 3278 3289
23. D. Ensling A. Thissen S. Laubach P. C. Schmidt W. Jaegermann Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 195431
24. V. L. Chevrier S. P. Ong R. Armiento M. K. Y. Chan G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 075122
25. H. Chen C. L. Freeman J. H. Harding Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 84 085108
26. Y. Koyama H. Arai I. Tanaka Y. Uchimoto Z. Ogumi Chem. Mater. 2012 24 3886 3894
27. Y. Koyama H. Arai I. Tanaka Y. Uchimoto Z. Ogumi J. Power Sources 2013 244 592 596
28. S. L. Dudarev G. A. Botton S. Y. Savrasov C. J. Humphreys A. P. Sutton Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1998 57 1505 1509
29. V. I. Anisimov I. V. Solovyev M. A. Korotin M. T. Czyżyk G. A. Sawatzky Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1993 48 16929 16934
30. A. I. Liechtenstein V. I. Anisimov J. Zaanen Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1995 52 R5467 R5470
31. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865 3868
32. C. G. Van de Walle J. Neugebauer J. Appl. Phys. 2004 95 3851 3879
33. C. Freysoldt J. Neugebauer C. G. Van de Walle Phys. Rev. Lett. 2009 102 016402
34. C. Freysoldt J. Neugebauer C. G. Van de Walle Phys. Status Solidi B 2011 248 1067 1076
35. J. Heyd G. E. Scuseria M. Ernzerhof J. Chem. Phys. 2003 118 8207 8215
36. J. Paier M. Marsman K. Hummer G. Kresse I. C. Gerber J. G. Ángyán J. Chem. Phys. 2006 124 154709
37. J. Heyd G. E. Scuseria M. Ernzerhof J. Chem. Phys. 2006 124 219906
38. P. E. Blöchl Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1994 50 17953 17979
39. G. Kresse D. Joubert Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999 59 1758 1775
40. G. Kresse J. Hafner Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1993 47 558 561
41. G. Kresse J. Furthmüller Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996 54 11169 11186
42. G. Kresse J. Furthmller Comput. Mater. Sci. 1996 6 15 50
43. F. Zhou M. Cococcioni C. Marianetti D. Morgan G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2004 70 235121
44. H. J. Monkhorst J. D. Pack Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1976 13 5188 5192
45. G. Henkelman B. P. Uberuaga H. Jónsson J. Chem. Phys. 2000 113 9901 9904
46. K. Hoang C. G. Van de Walle Solid State Ionics 2013 253 53 56
47. H.-P. Komsa T. T. Rantala A. Pasquarello Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 86 045112
48. K. Momma F. Izumi J. Appl. Crystallogr. 2011 44 1272 1276
49. W. Li J. Reimers J. Dahn Solid State Ionics 1993 67 123 130
50. C. Delmas J. Peres A. Rougier A. Demourgues F. Weill A. Chadwick M. Broussely F. Perton P. Biensan P. Willmann J. Power Sources 1997 68 120 125
51. M. Wang A. Navrotsky Solid State Ionics 2004 166 167 173
52. X. Wu D. Vanderbilt D. R. Hamann Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005 72 035105
53. M. GajdoŠ K. Hummer G. Kresse J. Furthmüller F. Bechstedt Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2006 73 045112
54. J. Paier R. Asahi A. Nagoya G. Kresse Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 79 115126
55. P. Ghosh S. Mahanty M. Raja R. Basu H. Maiti J. Mater. Res. 2007 22 1162 1167
56. K. Kushida K. Kuriyama Solid State Commun. 2002 123 349 352
57. J. Rosolen F. Decker J. Electroanal. Chem. 2001 501 253 259
58. J. van Elp J. L. Wieland H. Eskes P. Kuiper G. A. Sawatzky F. M. F. de Groot T. S. Turner Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991 44 6090 6103
59. J. Molenda P. Wilk J. Marzec Solid State Ionics 2002 146 73 79
60. D. O. Scanlon G. W. Watson J. Mater. Chem. 2011 21 3655 3663
61. D. O. Scanlon G. W. Watson Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 9667 9675
62. A. Rougier C. Delmas A. Chadwick Solid State Commun. 1995 94 123 127
63. A. Roy A. Janotti C. G. Van de Walle Appl. Phys. Lett. 2013 102 033902
64. M. W. Chase, Jr, NIST-JANAF Themochemical Tables, Fourth Edition, J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph 9, 1998, pp. 1-1951
65. A. Jain S. P. Ong G. Hautier W. Chen W. D. Richards S. Dacek S. Cholia D. Gunter D. Skinner G. Ceder K. A. Persson APL Mater. 2013 1 011002
66. K. Hoang C. G. Van de Walle Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 214109
67. G. B. Wilson-Short A. Janotti K. Hoang A. Peles C. G. Van de Walle Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 224102
68. K. Hoang A. Janotti C. G. Van de Walle Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 064115
69. A. M. Stoneham J. Gavartin A. L. Shluger A. V. Kimmel D. Muñoz Ramo H. M. Rønnow G. Aeppli C. Renner J. Phys.: Condens. Matter 2007 19 255208
70. A. L. Shluger A. M. Stoneham J. Phys.: Condens. Matter 1993 5 3049 3086
71. J. B. Varley A. Janotti C. Franchini C. G. Van de Walle Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 081109
72. A. R. Nagaraja N. H. Perry T. O. Mason Y. Tang M. Grayson T. R. Paudel S. Lany A. Zunger J. Am. Ceram. Soc. 2012 95 269 274
73. D. Qian Y. Hinuma H. Chen L.-S. Du K. J. Carroll G. Ceder C. P. Grey Y. S. Meng J. Am. Chem. Soc. 2012 134 6096 6099
74. N. Iordanova M. Dupuis K. M. Rosso J. Chem. Phys. 2005 122 144305
75. N. Iordanova M. Dupuis K. M. Rosso J. Chem. Phys. 2005 123 074710
76. T. Maxisch F. Zhou G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2006 73 104301
77. S. Elliot, The Physics and Chemistry of Solids, John Wiley & Sons Ltd., 1998, p. 185