Enhancing the ion conduction in solid electrolytes is critically important for the development of high-performance all-solid-state lithium-ion batteries (LIBs). Lithium thiophosphates are among the most promising solid electrolytes, as they exhibit superionic conductivity at room temperature. However, the lack of comprehensive understanding regarding their ion conduction mechanism, especially the effect of structural disorder on ionic conductivity, is a long-standing problem that limits further innovations of all-solid-state LIBs. Here, we address this challenge by establishing and employing a deep learning potential to simulate Li3PS4 electrolyte systems with varying levels of disorder. The results show that disorder-driven diffusion dynamics significantly enhances the room-temperature conductivity. We further establish bridges between dynamical characteristics, local structural features, and atomic rearrangements by applying a machine learning-based structure fingerprint termed "softness". This metric allows the classification of the disorder-induced "soft" hopping lithium ions. Our findings offer insights into ion conduction mechanisms in complex disordered structures, thereby contributing to the development of superior solid-state electrolytes for LIBs.
A Comparative Study of Molecular Dynamics Approaches for Simulating Ionic Conductivity in Solid Lithium Electrolytes
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Mila – Quebec AI Institute（米拉-魁北克人工智能研究所）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；Institut Courtois, Université de Montréal（蒙特利尔大学库尔图瓦研究所）
Effect of lithium bis(oxalato)borate on the Structural, microstructural and electrochemical properties of blend solid polymer electrolyte
采用溶液浇铸法制备了以PEO、PVP为主体的锂离子复合聚合物电解质LiBOB，考察了LiBOB对聚合物电解质的形貌、结构和电化学性能的影响。XRD和FESEM分析表明，盐的加入提高了非晶含量。FTIR光谱证明了络合物的形成。优化体系的离子电导率比无盐体系高两个数量级，即~0.5x10-5 S cm-1（@RT），当O/Li=16时，提高到~0.65 mS cm-1（@100 oC），电导率随温度的变化符合Arrhenius性质。高的离子（~0.99）证明了络合电解质的离子性质。DSC分析表明，结晶度的抑制和玻璃熔融温度向低温移动意味着非晶含量的增加。最后，提出了一个相互作用机制，探索离子传输机制。本电解质体系可作为固态电池的潜在候选者
A Fibrous Solid Electrolyte for Lithium-ion Batteries
在这项工作中提出的新方法使用氧化物细丝/纤维代替致密的薄膜电解质，从而允许：（i）直接制造而不使用昂贵的薄膜生产技术，（ii）现有锂离子电池生产线的微小变化，以及（iii）更好的机械稳定性和电化学性能。采用静电纺丝技术制备了Li 7 La 3 Zr 2 O 12（LLZO）纤维作为电解质。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对产物的物相和形貌进行了表征。结果表明，所制备的电解液在电池安全性和性能方面是电动汽车用全固态电池的良好替代品。
Effect of salt concentration on the solubility, ion-dynamics, and transport properties of dissolved vanadium ions in lithium-ion battery electrolytes: Generalized solubility limit approach (Part II)
Interfacial Strain Effects on Lithium Diffusion Pathways in the Spinel Solid Electrolyte Li-Doped MgAl$_2$O$_4$
(Li，Al）共掺杂镁尖晶石（Li $_x$ Mg $_{1-2x}$ Al $_{2+x}$ O $_4$）是一种固体锂离子电解质，有可能用于全固态锂离子电池。与尖晶石电极（例如Li $_y$ Mn $_2$ O $_4$和Li $_{4+3z}$ Ti $_5$ O $_{12}$）的界面可以是晶格匹配的，具有潜在的低界面电阻。晶格匹配界面上的小晶格参数差异是不可避免的，导致残余外延应变。这种应变可能会改变界面附近的锂扩散，从而导致界面电阻。在这里，我们报告了一个密度泛函理论研究的应变影响的锂扩散途径（锂，铝）共掺杂镁尖晶石，$x_\mathrm{Li} = 0.25$和$x_\mathrm{Li} = 0.5$。我们已经计算了扩散分布的非应变材料，各向同性和双轴拉伸应变高达6%，对应于{100}外延界面与Li $_y$ Mn $_2$ O $_4$和Li $_{4+3z}$ Ti $_5$ O $_{12}$。我们发现，各向同性的拉伸应变减少锂扩散障碍多达0.32 eV，与典型的障碍减少约0.1 eV。这种效应与过渡八面体站点的体积增加有关，并且广泛地遵循局部静电势。对于双轴（外延）应变变化的八面体网站的体积和锂扩散障碍比各向同性应变小得多。典型的势垒仅降低~ 0.05 eV。然而，个体效应取决于所考虑的途径和相对应变方向。这些结果预测，各向同性应变强烈影响离子电导率（Li，…
X射线吸收光谱（XAS）是材料表征的首要技术，提供有关吸收体原子局部化学环境的关键信息。在这项工作中，我们开发了一个数据库的硫K边XAS光谱的结晶和非晶硫代磷酸锂材料的原子结构的基础上报告的化学材料，34，6702（2022）。XAS数据库是基于使用维也纳从头算模拟包中实现的激发电子和芯孔赝势方法的模拟。我们的数据库包含66个晶体和玻璃结构模型的2681 S K边XAS光谱，使其成为迄今为止玻璃/陶瓷硫代磷酸锂的第一原理计算XAS光谱的最大集合。该数据库可用于关联S光谱特征与不同的S物种的基础上，他们的本地协调和短程有序的硫化物为基础的固体电解质。这些数据通过材料云公开分发，允许研究人员免费访问并用于进一步分析，例如光谱指纹，与实验匹配和开发机器学习模型。
Raman Signatures of Lithium Ion Dynamics in LLZO Garnet Electrolytes: Atomistic Insights from MD-Raman Calculations
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Fritz-Haber-Institut of the Max-Planck-Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）
Particle Morphology and Lithium Segregation to Surfaces of the Li$_7$La$_3$Zr$_2$O$_{12}$ Solid Electrolyte
用于固态锂离子电池的固体电解质激发了对下一代能量存储应用的极大兴趣。Li $_7$ La $_3$ Zr $_2$ O $_{12}$石榴石型固体电解质由于其高离子电导率而受到相当大的关注。然而，基于Li $_7$ La $_3$ Zr $_2$ O $_{12}$的固态器件的成功应用仍然存在若干挑战，例如枝晶形成和在许多Li嵌入/提取循环中保持界面处的物理接触。在这里，我们应用第一性原理密度泛函理论提供的见解，在各种物理和化学条件下的Li $_7$ La $_3$ Zr $_2$ O $_{12}$粒子形态。我们的研究结果表明，锂偏析的表面，建议富锂晶界在典型的合成和烧结条件。我们的研究结果的基础上，我们提出了切实可行的策略，以遏制Li $_7$ La $_3$ Zr $_2$ O $_{12}$接口的Li偏析。这种方法可以扩展到其他锂离子导体的实际储能装置的设计。
Pseudo-ternary LiBH4-LiCl-P2S5 system as structurally disordered bulk electrolyte for all-solid-state lithium batteries
研究了LiBH_4-LiCl-P_2S_5混合体系在全固态电池中的性能。所研究的材料在加热到601 ℃以上时发生非晶化，伴随着有利于电池电解质应用的Li+电导率增加。在室温下测得的离子电导率为10- 3Scm-1，非晶化后的激活能为0.40（2）eV。材料的结构分析和表征表明，BH 4基团和PS 4可能属于相同的分子结构，其中Cl离子相互作用以容纳结构单元。由于其导电性，延展性和电化学稳定性（高达5 V，Au vs. Li+/Li），这种新的电解质在使用阴极材料（层状TiS 2，theo.在501 ℃下，以Li为阳极，在12 mA g ~（-1）（0. 05 C-倍率）的电流密度下进行10次循环，容量保持率为93%，循环稳定性良好。通过透射模式的同步加速器X射线衍射进行的进一步先进表征明显有助于更好地了解在中等温度下运行的固态电池电极的（脱）锂过程。
Measuring the buried interphase between solid electrolytes and lithium metal using neutrons
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Technical University Munich（慕尼黑工业大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）
Are Weakly Coordinating Anions Really the Holy Grail of Ternary Solid Polymer Electrolytes Plasticized by Ionic Liquids? Coordinating Anions to the Rescue of the Lithium Ion Mobility
Interfacial Effects on Solid Electrolyte Interphase in Lithium-ion Batteries
界面处钝化层的存在是实现现代锂离子（Li离子）电池的主要因素。它们的特性决定了电池的循环寿命、性能和安全性。一种特殊情况是固体电解质中间相（SEI），一种由于电解质的不稳定性和随后在阳极表面的分解而形成的异质多组分膜。SEI充当阻碍电解质进一步分解的钝化层，这对库仑效率是有害的。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟研究氟化锂（LiF）和碳酸锂（Li $_2$ CO $_3$）之间的界面的动力学和电子特性，这两种常见的SEI组件存在于具有有机液体电解质的锂离子电池中。我们发现，这些组件之间的一致的接口，限制在他们每个人的应变低于3%。我们发现，界面引起的弗伦克尔缺陷的形成能量的大幅度增加，产生Li空位的LiF和Li晶体中的Li $_2$ CO $_3$负责运输。另一方面，Li间隙跳跃势垒从体Li $_2$ CO $_3$中的$0.3$ eV降低到所考虑的界面结构中的$0.10$或$0.22$ eV，表明界面的有利作用。在异质SEI中控制这两种效应对于在SEI中保持快速离子传输是至关重要的。我们进一步进行了Car-Parrinello分子动力学模拟，以探讨在我们的界面结构，这揭示了增强的界面附近的锂离子扩散的锂离子传导。了解多相SEI的界面特性是实现下一代电池的重要前沿。
A molecular perspective on coordination, screening, and emergent length scales in lithium electrolytes
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；IRIG-MEM-LSim；Univ. Savoie Mont Blanc（萨瓦蒙布朗大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；LEPMI；CEA, LITEN（CEA-LITEN）；Laboratory of Physical Chemistry, Department of Chemistry, University of Ioannina（约阿尼纳大学化学系物理化学实验室）
