中国科学技术大学刘佳 盐的原子分辨率图像
荣誉:朱峰，穆罕默德·沙菲克·伊斯拉姆，周林等
4月14日，教授
中国科学院中国科学技术大学的马成和他的同事报告了一项关于电池固体电解质中锂离子迁移机制的重要发现，他们观察到了一种能够显著影响离子迁移的新型微观特征
固体电解质是安全、高能量密度、全固态电池的关键成分
在以知识为基础的方式开发高导电性固体电解质之前，必须彻底了解锂离子迁移背后的机理
在许多材料中，这项任务的成功在于能否很好地理解“非周期性特征”，因为这种特征经常导致离子电导率的数量级变化
目前，大多数研究只考虑了两种类型的非周期性特征，晶界和点缺陷
马的研究小组发现了一种额外的非周期性特征，这种特征深刻地影响了离子的输运
使用像差校正的透射电子显微镜，他们在原型固体电解质Li0中发现了大量单原子层缺陷
33La0
56TiO3
与其他众所周知的非周期性特征相反，观察到的缺陷本质上是仅在有限数量的原子平面上出现的单原子层化合物
由于这些平面的对称性，不同方向的缺陷几乎总是形成闭环
“实际上在材料中有许多这样的缺陷环，但是很难观察到它们，”第一作者朱峰说，他目前是一名博士
D
中国科技大学的学生
“它们只在特定方向上可见
此外，由于它们非常薄并且分散了其他共存微结构的注意力，这些缺陷的存在很难被注意到
这也许可以解释为什么直到现在还没有报道
" 发现观察到的缺陷呈现出完全禁止锂离子穿过缺陷层迁移的原子构型
结果，当这种缺陷形成闭环时，锂离子既不能进入也不能离开内部的体积，因此这部分材料被排除在整个离子传输之外
以这种方式分离的体积高达约15%，这可以导致离子电导率降低一到两个数量级
“缺陷环就像一个锂离子陷阱:它阻止封闭空间内的锂离子逃逸，”教授说
来自中国科学技术大学的马成是这项研究的主要作者
“因此，尽管缺陷本身只有一个原子那么薄，但它们仍然可以‘杀死’大量的固体电解质，使它们不导电
" 科学家创造了“单原子层陷阱”(SALT)这个术语来描述这一独特的特征
它的发现揭示了除了晶界和点缺陷之外的非周期性特征也可能极大地改变离子输运，并且迫切需要对其他固体电解质进行类似的研究
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