AEM：受石榴石和NASICON结构启发的氧化锂超离子导体

2023年10月24日上午9:51 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 3

由锂超离子导体 (SIC) 组成的固体电解质是锂固态电池 (SSB) 的关键部件。与硫化物相比，氧化锂SIC具有更高的电化学和化学稳定性，最近的研究进展主要体现在基于石榴石和 NASICON（钠超离子导体）结构家族中的材料方面。

在此，加州大学伯克利分校Gerbrand Ceder等人基于特征计算搜索策略大规模搜索新的氧化锂SIC和新的结构框架。作者首先重新审视锂石榴石和NASICON结构中的离子传导机制，并确定3D渗透锂扩散网络和移动的“激活的局部环境”是实现超离子传导的关键因素。

通过将这些因素转化为三个结构特征，能够在无机晶体结构数据库 (ICSD) 中进行高通量筛选识别具有适合快速锂离子运动的锂位点网络的结构。

图1. 描述氧化锂SIC的计算筛选程序的流程图

此外，作者使用从头计算分子动力学 (AIMD) 模拟更详细地评估了有希望的结构的离子电导率。通过这次搜索，作者确定了7种具有高室温离子电导率的有前途的氧化锂SIC候选者。

它们的结构框架，如尖晶石、氧-硫银锗矿、方钠石和 LiM(SeO₃)₂等为丰富氧化锂SIC的结构家族开辟了新的机会。

图2. 简短AIMD模拟结果

Lithium Oxide Superionic Conductors Inspired by Garnet and NASICON Structures, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101437

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