超離子固態電解質（SEs）對于大容量固態電池（SSBs）的應用至關重要。多組分超離子固態電解質因其良好的電荷傳輸特性而備受關注，但人們對構型熵（ΔSconf）如何影響離子電導率還缺乏透徹的了解。

圖1.?鹵素取代的鋰硫銀鍺礦電解質的結構表征

卡爾斯魯厄理工學院Richard B. Kaner等成功合成了一系列富含鹵素的鋰硫銀鍺礦，其通式為Li_5.5PS_4.5Cl_xBr_1.5-x（0 ≤ x ≤ 1.5）。通過結合使用高分辨率中子粉末衍射（NPD）和³¹P魔角自旋（MAS）核磁共振（NMR）光譜，作者發現陰離子占據了4a和4d Wyckoff 位點，這也影響了鋰的亞結構。此外，這項工作通過與溫度相關的EIS和⁷Li PFG NMR光譜測試揭示了電荷傳輸特性。

研究表明， S^2-/Cl^–/Br^–無序度的增加（可以構型熵的形式表示）可導致超快的鋰離子動力學，這反映在1.4×10^-11 m² s^-1的鋰擴散系數（29℃），以及冷壓狀態下9.6 mS cm^-1的離子電導率和 22.7 mS cm^-1的體相離子電導率（25℃）。

圖2.?Li_5.5PS_4.5Cl_xBr_1.5?x樣品的電荷輸運特性

由于使用了廉價的前驅體，這種材料適合大規模應用?？傊?，該研究結果表明，鋰硫銀鍺礦陰離子亞晶格中的成分紊亂直接促進了離子擴散，這意味著電導率會隨著構型熵的增加而增加。

此外，電導率最高的樣品Li_5.5PS_4.5Cl_0.8Br_0.7作為SE在SSB電池中進行了測試，它可以穩定循環700次以上（幾乎沒有容量衰減），這表明它適合工業應用。因此，通過增加構型熵來提高離子電導率的概念可能會為開發先進的SE鋪平道路。

圖3.?SSB電池的電化學循環

High-Entropy Lithium Argyrodite Solid Electrolytes Enabling Stable All-Solid-State Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202314155