近日，我校材料科學與工程學院項宏發教授研究團隊在全固態電池固態電解質材料的制備與應用領域取得重要突破。基于理論設計篩選具有Na⁺共面結構的LaCl₃基材料——NaLaCl₄，引入Zr⁴⁺摻雜調控Na⁺遷移勢壘，制備出具有高離子電導率的新型鈉離子鹵化物固態電解質Na_0.7Zr_0.3La_0.7Cl₄材料，相關研究成果以“LaCl₃-based sodium halide solid electrolytes with high ionic conductivity for all-solid-state batteries”為題發表在著名綜合期刊《Nature Communications》上，文章第一作者是材料學院博士生傅成宇，通訊作者是馮緒勇教授和項宏發教授，我校為唯一通訊單位。

固態電池具有本征高安全性和高能量密度優勢，是目前電化學儲能領域的研究熱點，而固態電解質是固態電池的關鍵材料。離子在固體中的快速傳導是固態電解質材料設計的核心要求。固體中的離子傳導速率普遍較低，是限制固態電解質材料和全固態電池發展的關鍵難題。我校項宏發教授團隊基于快離子導體結構特征分析，構造載流子共面分布能實現較短的離子遷移和較低的遷移活化能，是實現高離子電導率的重要方法。通過篩選具有Na⁺共面結構的LaCl₃基材料（NaLaCl₄），引入Zr⁴⁺離子摻雜調控Na⁺遷移通道大小，從而制備出具有高離子電導率的新型鈉離子鹵化物固態電解質Na_0.7Zr_0.3La_0.7Cl₄。進一步結合分子動力學模擬、X射線吸收精細結構譜等對其精細結構和離子傳導機制進行分析，驗證了共面結構和離子遷移通道大小對離子傳導速率的影響。該成果為新型高性能固態電解質的設計與制備提供了理論依據和重要實例。

本項工作是在中國科學技術大學、安徽大學等單位合作下共同完成。該項研究獲得國家自然科學基金、安徽省杰出青年基金、安徽省揭榜掛帥項目、安徽省重點研發計劃項目等項目的支持。

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（項宏發/文 馮緒勇/圖 羅來馬/審核