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在室溫下表現出高離子電導率的固態電解質是獲得下一代更安全、比能量更高的固態電池的關鍵材料。然而，目前可用作超電子導體的晶體結構的數量仍然有限。

東京工業大學Ryoji Kanno等報道了一種新型固態電解質Li_1.82SiP_0.036S₃（n-Li₂SiS₃）。

圖1 Li₂S-SiS₂-P₂S₅的三元圖和Li₂SiS₃型固態電解質的XRD表征

這種具有四方晶體對稱性的鋰超離子導體n-Li₂SiS₃，具有由孤立的共享邊緣四面體二聚體組成的新的三維框架結構。通過精確調整合成條件，重新排列該材料的骨架結構，引入了部分占據的間隙鋰離子，可使能量分布趨于平坦，從而大大降低活化能，提高離子電導率。因此，它在室溫下表現出超高的離子電導率（2.4 mS cm^-1），比之前報道的正交晶型多晶型高3個數量級。

圖2 n-Li₂SiS₃的電化學性能

此外，研究顯示，n-Li₂SiS₃固態電解質的電化學穩定性可達5 V，基于該電解質的LiCoO2|Li-In電池在室溫和0.2 C的電流密度下獲得了～120 mAh g^-1的高可逆容量，并顯示出良好的庫侖效率。

這種新型固態電解質的發現將激發堿金屬離子擴散的廣泛基礎研究，并豐富固態離子學的研究領域。這種固態電解質的框架主要由資源豐富的硅組成，其進一步優化為全固態電池的大規模應用提供了可能性。

圖3 n-Li₂SiS₃和e-Li₂SiS₃結構內鋰離子遷移的BVSE（鍵價位能）分析

Anomalously High Ionic Conductivity of Li2SiS3-Type Conductors. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.1c13178

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東京工業大學JACS：室溫離子電導率高達2.4 mS/cm的新型固態電解質！

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