为了提高离子电导率，具有与可移动离子弱相互作用的可极化阴离子的固态电解质受到了广泛关注，最近的一个研究是富含锂/钠的反钙钛矿（AP）M₃HCh (M = Li，Na；Ch = S，Se，Te)。

近日，为了阐明阴离子在反钙钛矿中的作用，日本京都大学Hiroshi Kageyama，日本精细陶瓷中心Akihide Kuwabara从理论和实验上研究了M₃FCh家族，其中八面体中心的可极化H阴离子被离子F阴离子取代。

文章要点

1）研究人员意外地发现，F和M⁺离子之间更强的吸引相互作用不会减缓M⁺离子的扩散，计算出的能垒与M₃HCh一样低。这一结果表明立方M₃FCh（和M₃HCh）八面体的低频旋转声子模式是促进快速离子扩散的内在因素。

2）研究人员通过基于氢化物和基于氟化物的系统分析进一步揭示了容差因子（tolerance factor）t，软旋转声子模式和离子输运之间的关系：随着t在立方相中的降低，旋转模式变得更软，从而导致迁移能的降低。

3）实验结果显示，基于立方I掺杂的Li₃Fse具有快Li⁺离子电导率，其室温离子电导率为5×10^-5 S/cm，体活化能为0.18 eV。

这项结果表明，具有八面体畸变倾向的立方APs可有效实现锂/钠离子的快速扩散。此外，这些来自晶格动力学的发现有望为探索其他新的物理性质，如介电性和磁性，提供新的可能性。

参考文献

Susumu Fujii, et al, Alkali-Rich Antiperovskite M₃FCh (M = Li, Na; Ch = S, Se, Te): The Role of Anions in Phase Stability and Ionic Transport, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04260

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04260