全固態(tài)鋰電池（ASSLB）由于比目前的液態(tài)鋰電池有幾個關鍵的優(yōu)勢，包括更高的安全性、更好的機械/熱穩(wěn)定性，以及有可能達到能量/功率密度的要求而受到研究的關注。這給固態(tài)電解質（SSEs）的發(fā)展帶來了巨大的推動力，因為SSEs直接影響到整個電池的性能。

無機固態(tài)電解質（SSEs）因其在高能固態(tài)電池中的潛在用途而獲得了極大的關注。然而，人們對SSEs中快速離子傳導的基本機制缺乏了解。

在此，西安大略大學孫學良教授，北京理工大學蘇岳鋒教授，格林先進材料與技術研究院固態(tài)電池研究中心Liang Jianwen等人通過聯(lián)合分析方法闡明了影響SSE中離子電導率的關鍵參數(shù)，該方法檢查了幾種具有代表性的SSE（Li₃YCl₆、Li₃HoCl₆和Li₆PS₅Cl），這些SSE在xLiCl-InCl₃系統(tǒng)中得到了進一步驗證。電導率譜的標度分析解耦了移動載流子濃度和跳躍速率對離子電導率的影響。

盡管載流子濃度隨溫度而變化，但僅此變化并不能導致電導率的幾個數(shù)量級差異。相反，跳躍速率和離子電導率隨著溫度的變化呈現(xiàn)出相同的趨勢。遷移熵是由跳躍原子從初始位置到鞍狀位置的晶格振動引起的，也被證明在Li+的快速遷移中起著重要作用。

圖1. 幾種具有代表性的SSE（Li₃YCl₆、Li₃HoCl₆和Li₆PS₅Cl）的電導率譜及不同溫度下的載流子濃度因子

總之，將跳躍率、載流子濃度和遷移熵對離子傳輸?shù)挠绊懡怦睿兄谠O計和開發(fā)具有超離子導電性的固態(tài)電解質。本工作發(fā)現(xiàn)并確定了在SSE中鋰遷移的主導因素。電導率光譜分析顯示，雖然單個SSEs的載流子濃度一般會隨著溫度的升高而增加，但這并不足以導致最終離子電導率的明顯變化。

相反，跳躍率和離子電導率表現(xiàn)出類似的隨溫度變化的趨勢，而且跳躍和Li⁺?電導率的激活能都是相似的。這表明，SSEs的離子電導率受移動載流子的跳躍率的影響比受其濃度的影響更強烈。結合AIMD模擬，離子傳導中的遷移熵貢獻被進一步確定。

圖2. 遷移熵和遷移（跳躍）率對Li+?在無機SSE內遷移的作用機制

Hopping Rate and Migration Entropy as the Origin of Superionic Conduction within Solid-State Electrolytes, Journal of the American Chemical Society?2023 DOI:?10.1021/jacs.3c01955