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2LiX-GaF₃（X = Cl、Br、I）電解質為固態電池提供了有利的特性：機械柔韌性和高電導率。然而，了解 2LiX-GaF₃ 中快離子傳輸的起源一直具有挑戰性。

近日，佛羅里達州立大學Yan-Yan Hu，三星高級技術學院 (SAIT) Sung-Kyun Jung報道了2LiCl-GaF₃ (3.20 mS/cm) > 2LiBr-GaF₃ (0.84 mS/cm) > 2LiI-GaF₃ (0.03 mS/cm) 的離子電導率順序與二元 LiCl (10^?12 S/cm) < LiBr (10^?10 S/cm) < LiI (10^?7 S/cm)。

文章要點

1）利用多核 ⁷ Li、⁷¹Ga、¹⁹F 固態核磁共振和密度泛函理論模擬，研究人員發現 Ga(F,X)n 聚陰離子通過電荷聚集削弱 Li⁺ -X^? 相互作用，從而促進 Li⁺ 離子傳輸。

2）與 2LiCl-GaF₃ 相比，在 2LiBr-GaF₃ 和 2LiIGaF₃ 中，Ga-X 配位隨著 F 參與的減少而減少。這些見解將為基于電荷聚集的電解質設計提供信息，適用于各種離子導體。

該策略可有效生產高導電性多價陽離子導體，如 Ca²⁺ 和 Mg²⁺，因為蛋白質中羧酸鹽的電荷聚集會減少它們與 Ca²⁺ 和 Mg²⁺ 的結合。

參考文獻

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