金属卤化物固态电解质由于其高离子电导率、宽电化学稳定窗口以及与氧化物阴极材料的良好相容性而受到广泛关注。高离子导电性卤化物电解质的探索正在积极进行。因此,理解组成和晶体结构之间的关系可以是设计更好的卤化物电解质的关键指导。
西安大略大学孙学良和Jianwen Liang等通过提出一个建议的阳离子极化因子τ,绘制了现有的和潜在的超离子Li+导电卤化物表面活性剂的结构图。
本文要点:
(1)
卤化物表面活性剂的hcp-T、hcp-O和ccp-M结构之间的主要区别是阳离子和阴离子亚晶格之间的极化。τ不仅可以成功地对实验观察到的卤化物结构进行分类,而且可以预测未报道的卤化物SSE组成的结构。在τ的指导下,已经鉴定并合成了10多种室温离子电导率超过10-3S cm-1的卤化锂固体电解质。此外,τ可以用来预测不同阳离子浓度和不同多价阳离子混合物的卤化锂表面活性剂的相变组成。设计良好的相变可以有效地调节卤化物开关的Li+传导行为。在大多数情况下,通过将基础结构从hcp调整为ccp,可以实现离子电导率的大幅提高。某些含四价阳离子的卤化物电解质的τ值不足主要是由于大的阳离子半径差导致对称性降低,从而影响结构。
(2)
由于τ的简单性和精确性,作者期望它的使用能加速卤化锂超离子导体的探索和设计。
参考文献:
Li, X., Kim, J.T., Luo, J. et al. Structural regulation of halide superionic conductors for all-solid-state lithium batteries. Nat Commun 15, 53 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-023-43886-9
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43886-9