​三院院士孙学良,最新AEM

​三院院士孙学良,最新AEM研究设计了一系列材料 包括 Li1 75Zr0 75Ta0 25Cl6 Li1 75Zr0 75Nb0 25Cl6 Li1 75Zr0 75Mo0 25Cl6 和 Li1 75Zr0 75W0 25Cl6

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ac82933ee33482f962443603f18f8639.jpeg 第一作者:Yanlong Wu 

通讯作者:王建涛,孙学良,李晓娜

通讯单位:国家动力电池创新中心,宁波东方理工大学(暂名)

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孙学良,教授,是能源材料领域的专家,现任中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、宁波东方理工大学(暂名)讲席教授、物质与能源研究院(暂名)院长、Electrochemical Energy Reviews (IF=32)期刊创刊主编,曾任加拿大西安大略大学教授。

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李晓娜,宁波东方理工大学(暂名)副教授(研究员、博士生导师)。2022年国家级人才。

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王建涛,教授级高级工程师、博士生导师,入选北京市科技新星人才计划。现任国联汽车动力电池研究院有限责任公司副总经理、国家动力电池创新中心副主任、国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心副主任。

论文速览

本论文研究了无机固态电解质在全固态电池中的关键作用,特别是固态电解质的熵对离子传输的影响。本文提出了一种新的观点,即通过仅添加一种元素来增加混合熵,从而在原子层面上理解熵对锂离子导电性的影响。

研究设计了一系列材料,包括Li1.75Zr0.75Ta0.25Cl6、Li1.75Zr0.75Nb0.25Cl6、Li1.75Zr0.75Mo0.25Cl6和Li1.75Zr0.75W0.25Cl6,这些材料具有不同的混合熵。 研究发现,替代元素可以增加混合熵,改变锂离子周围阳离子的无序程度,并提高离子导电性。研究强调了混合熵在离子迁移中的重要性,并建立了混合熵与离子传导之间的密切联系,为固态电解质的设计和开发提供了新的见解。

图文导读

729d58778174aad30f08ea0af66500d1.jpeg 图1:Li2ZrCl6的晶体结构。

333f0326744c086cbbfc56161b6d961d.jpeg 图2:不同元素在Zr位点的能量值。

4222f744c58e98a840a2b8843c7c19c8.jpeg 图3:Li1.75Zr0.75M0.25Cl6 (M = Ta, Nb, Mo, 和 W) 中Li离子的迁移路径和能量剖面。

94ca8782e5bdc9378e323bb8a1b5120f.jpeg 图4:使用LZTC和LZC电解质的全固态电池在不同充放电条件下的电化学性能。

cd7d44fc72de66a2303061ed02ff3fe0.jpeg 图5:ASSBs稳定性的表征,包括不同循环次数下电解质和正极材料的变化。

总结展望

本研究通过混合熵策略显著提高了卤化物固态电解质的Li+离子导电性。通过设计具有不同混合熵的材料,研究揭示了混合熵与离子迁移的密切关系,并发现高混合熵有助于形成一个更平坦的能量景观,降低离子迁移的障碍。

结合BVSE和AIMD技术,研究进一步揭示了混合熵对离子迁移路径的影响机制。这些发现不仅加深了我们对固态材料中离子迁移的理解,而且为固态电解质的新设计原则提供了见解。此外,研究还展示了电解质在高电压循环中的卓越稳定性,强调了其在确保全固态电池长期稳定性中的关键作用。

文献信息

标题:Exploiting the Mixed Entropy Strategy for the Design of Fast Ion Conductors 期刊:Advanced Energy Materials DOI:10.1002/aenm.

 

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