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?三院院士孫學良,最新AEM!

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第一作者:Yanlong Wu
通訊作者:王建濤,孫學良,李曉娜
通訊單位:國家動力電池創新中心,寧波東方理工大學(暫名)
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孫學良,教授,是能源材料領域的專家,現任中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士、寧波東方理工大學(暫名)講席教授、物質與能源研究院(暫名)院長、Electrochemical Energy Reviews (IF=32)期刊創刊主編,曾任加拿大西安大略大學教授。
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李曉娜,寧波東方理工大學(暫名)副教授(研究員、博士生導師)。2022年國家級人才。
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王建濤,教授級高級工程師、博士生導師,入選北京市科技新星人才計劃?,F任國聯汽車動力電池研究院有限責任公司副總經理、國家動力電池創新中心副主任、國家有色金屬新能源材料與制品工程技術研究中心副主任。
論文速覽
本論文研究了無機固態電解質在全固態電池中的關鍵作用,特別是固態電解質的熵對離子傳輸的影響。本文提出了一種新的觀點,即通過僅添加一種元素來增加混合熵,從而在原子層面上理解熵對鋰離子導電性的影響。
研究設計了一系列材料,包括Li1.75Zr0.75Ta0.25Cl6、Li1.75Zr0.75Nb0.25Cl6、Li1.75Zr0.75Mo0.25Cl6和Li1.75Zr0.75W0.25Cl6,這些材料具有不同的混合熵。
研究發現,替代元素可以增加混合熵,改變鋰離子周圍陽離子的無序程度,并提高離子導電性。研究強調了混合熵在離子遷移中的重要性,并建立了混合熵與離子傳導之間的密切聯系,為固態電解質的設計和開發提供了新的見解。
圖文導讀
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圖1Li2ZrCl6的晶體結構。
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圖2不同元素在Zr位點的能量值。
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圖3Li1.75Zr0.75M0.25Cl6 (M = Ta, Nb, Mo, 和 W) 中Li離子的遷移路徑和能量剖面。
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圖4使用LZTC和LZC電解質的全固態電池在不同充放電條件下的電化學性能。
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圖5:ASSBs穩定性的表征,包括不同循環次數下電解質和正極材料的變化。
總結展望
本研究通過混合熵策略顯著提高了鹵化物固態電解質的Li+離子導電性。通過設計具有不同混合熵的材料,研究揭示了混合熵與離子遷移的密切關系,并發現高混合熵有助于形成一個更平坦的能量景觀,降低離子遷移的障礙。
結合BVSE和AIMD技術,研究進一步揭示了混合熵對離子遷移路徑的影響機制。這些發現不僅加深了我們對固態材料中離子遷移的理解,而且為固態電解質的新設計原則提供了見解。此外,研究還展示了電解質在高電壓循環中的卓越穩定性,強調了其在確保全固態電池長期穩定性中的關鍵作用。
文獻信息
標題:Exploiting the Mixed Entropy Strategy for the Design of Fast Ion Conductors
期刊:Advanced Energy Materials
DOI:10.1002/aenm.202401528

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