滑铁卢大学Linda F. Nazar课题组报道了一个新系列材料--硫银锗矿硫代锑酸盐锂超离子导体,通式 固溶体Li6+xMxSb1-xS5I(M = Si,Ge,Sn),其具有超离子导电性,这是迄今为止的第一批硫银锗矿硫代锑酸盐。研究者使用单晶X射线和同步中子粉末衍射技术结合阻抗谱对该系列材料进行探索,发现最佳取代度(x)和取代基会引起轻微的S2-/I-阴离子位点紊乱,更重要的是会导致Li+阳离子位点紊乱。另外,离域的锂离子密度位于新的高能晶格位置,这些位置为Li+扩散提供间隙位置(局部最小值)并激活协同的离子迁移,从而导致0.25 eV的低活化能。冷压后室温离子电导率为14.8 mS∙cm-1;烧结后离子电导率高达24 mS∙cm-1,是迄今为止报道的最高值,可使全固态电池具有良好的性能。此外,即使在-78°C,电解质合适的体积离子电导率也得以保持(0.25 mS∙cm-1)。选定的硫代锑酸碘化物显示出与Li金属的良好相容性,在电流密度高达0.6 mA cm-2的条件下,可进行1000多次Li剥离/电镀。随着阳离子位点紊乱的增加,离子传导显著增强,活化能垒降低,这揭示了开发超离子导体的重要策略。
Laidong Zhou, Abdeljalil Assoud, Qiang Zhang, Xiaohan Wu, Linda F. Nazar, A New Family of Argyrodite Thioantimonate Lithium Superionic Conductors, J. Am. Chem. Soc.2019
DOI: 10.1021/jacs.9b08357