孙学良/梁剑文Nat. Commun.：全固态锂电池卤化物超离子导体的结构调控

金属卤化物固体电解质由于具有高的离子电导率、宽的电化学稳定窗口以及与氧化物正极材料的良好相容性而受到广泛关注。高离子导电卤化物电解质的探索正在积极进行。因此，了解成分和晶体结构之间的关系是设计更好的卤化物电解质的关键指南。

在此，加拿大西安大略大学孙学良、梁剑文等人描述几何条件和离子条件的阳离子极化因子可以有效预测卤化物电解质的堆积结构。通过合理设计和制备超过10种在25℃下具有10 ^-3 S cm ^-1高离子导电的卤化物电解质来补充这一原理，作者确定有多种有高离子电导率的卤化物电解质有待发现和开发。

这种方法可以系统地筛选各种潜在的卤化物电解质，并展示了一种设计具有超越结构和稳定性预测的超离子电导率的卤化物电解质的方法。

图1. 阳离子极化因子及其在解决hcp-T和hcp-O结构卤化物分离临界点中的应用

总之，该工作通过提出一个阳离子极化因子τ并绘制了现有和潜在的超Li离子导电卤化物的结构分布图。卤化物的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测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的组成结构。在τ的引导下，已鉴定并合成了10多个RT离子电导率大于10^-3s cm^-1的卤化物电解质。

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下的卤化物的相变组成。良好的相变设计可以有效地调节卤化物的锂导电行为。因此，该工作所提出τ的使用能够加速对卤化锂超离子导体的探索和设计。

图2. 阳离子半径差效应

Structural regulation of halide superionic conductors for all-solid-state lithium batteries, Nature Communications 2024 DOI: 10.1038/s41467-023-43886-9

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