• 研究快讯 •
吴艺弘a, 谢霞b,c, 朱蕾d, 于沐冉e, 张果泰e, 陈俊超e,*, 孙淑英a,*, 王有伟b,c,*, 汤卫平e,*
Yihong Wua, Xia Xieb,c, Lei Zhud, Muran Yue, Guotai Zhange, Junchao Chene,*, Shuying Suna,*, Youwei Wangb,c,*, Weiping Tange,*
摘要: 混合离子导体能够同时传导多种离子,为探究单一相中混合离子传输对离子电导调控机制提供了重要支持。然而,多种可迁移离子在固态电解质中的可控引入及其在晶体骨架内的迁移机理仍面临挑战。本文采用一种骨架保持的Li+↔Na+阳离子交换策略,在NASICON型Li3-xNaxZr2Si2PO12 (0 < x < 3)的骨架中同时引入Li+和Na+。研究表明,NaO6和NaO8配位多面体的相互贯通对混合离子导体的离子电导率具有显著影响。计算分析显示,Na+更倾向于从八面体配位的NaO6位点迁移至八配位的NaO8位点,同时伴随Li+从NaO8位点向原NaO6位点处的四面体LiO4环境迁移,从而促进Li+/Na+位点分离。随着Na+在NaO8位点占据比例的增加,瓶颈效应限制了Na+的迁移,同时阻碍了连续Li+迁移网络的形成,导致离子电导率由1.78 mS·cm-1降低至0.50 mS·cm-1。经再次离子交换后,NaO8环境中的Na+被Li+所取代,形成五配位的LiO5,从而重建Li+的渗透传输通道,实现体电导的可逆恢复。该研究揭示了基于Li+与Na+在可用位点间分散占据的快速双离子传导机制,为进一步发展固态混合离子导体开辟了新途径。