2LiX-GaF₃（X = Cl、Br、I）电解质为固态电池提供了有利的特性：机械柔韧性和高电导率。然而，了解 2LiX-GaF₃ 中快离子传输的起源一直具有挑战性。

近日，佛罗里达州立大学Yan-Yan Hu，三星高级技术学院 (SAIT) Sung-Kyun Jung报道了2LiCl-GaF₃ (3.20 mS/cm) > 2LiBr-GaF₃ (0.84 mS/cm) > 2LiI-GaF₃ (0.03 mS/cm) 的离子电导率顺序与二元 LiCl (10⁻¹² S/cm) < LiBr (10⁻¹⁰ S/cm) < LiI (10⁻⁷ S/cm)。

文章要点

1）利用多核 ⁷ Li、⁷¹Ga、¹⁹F 固态核磁共振和密度泛函理论模拟，研究人员发现 Ga(F,X)n 聚阴离子通过电荷聚集削弱 Li⁺ -X⁻ 相互作用，从而促进 Li⁺ 离子传输。

2）与 2LiCl-GaF₃ 相比，在 2LiBr-GaF₃ 和 2LiIGaF₃ 中，Ga-X 配位随着 F 参与的减少而减少。这些见解将为基于电荷聚集的电解质设计提供信息，适用于各种离子导体。

该策略可有效生产高导电性多价阳离子导体，如 Ca²⁺ 和 Mg²⁺，因为蛋白质中羧酸盐的电荷聚集会减少它们与 Ca²⁺ 和 Mg²⁺ 的结合。

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Sawankumar V. Patel, et al, Charge-clustering induced fast ion conduction in 2LiXGaF3: A strategy for electrolyte design, Sci. Adv. 9 (47), eadj9930. DOI: 10.1126/sciadv.adj9930

DOI: 10.1126/sciadv.adj9930

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj9930