宁波东方理工大学(暂名)孙学良院士与李晓娜副教授研究团队在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“The Universal Super Cation‐Conductivity in Multiple‐cation Mixed Chloride Solid‐State Electrolytes”的研究论文。本研究揭示了多阳离子混合体系在提升固态电解质离子电导率方面的潜力，为高性能全固态电池材料开发提供了新思路。

无机固态电解质(SSEs)是全固态锂二次电池(ASSLBs)的关键组成部分。近年来，金属卤化物电解质(LiaMXb，其中 M = Y、Sc、In、Zr 等，X = Cl、Br)因其超过 10⁻³ S/cm 的室温离子电导率、宽电化学窗口以及与金属氧化物正极的优异界面稳定性，受到了越来越多的关注。目前报道的超离子卤化物 SSEs 主要基于密堆积的阴离子亚晶格结构，包括单斜晶系(Li3InCl6、Li3ScCl6)、正交晶系(Li2.5Y0.5Zr0.5Cl6、Li2.73Ho1.09Cl6)以及三方晶系(Li3ErCl6、milled-Li2ZrCl6)。然而，这些材料仅代表 Li/Na 离子卤化物电解质的一小部分。

在多种卤化物电解质晶体结构中，UCl3 型结构因其丰富的离子通道和迁移路径备受关注。然而，其离子迁移机制仍不完全清晰。本文设计了一系列基于多阳离子混合氯化物的 SSEs。与传统的 UCl3 型 LiCl-LaCl3 电解质相比，这些阳离子无序化氯化物在室温下的 Li+ 电导率提高了四个数量级。研究表明，M-Cl 键的弹性增强是由于多阳离子混合引发的阳离子无序。此外，除了 UCl3 型主体结构内的快速离子迁移，非晶组分的离子迁移也起到了重要作用。

这些多阳离子混合氯化物 SSEs 还展示了与氧化物正极材料的良好相容性以及宽电化学窗口，赋予 ASSLB 在室温(3000 次循环)和低温(-30°C，390 次循环)条件下的稳定性能。本研究揭示，通过在阳离子位点引入构型无序可以显著促进 Li+ 的快速迁移，从而实现超过 10-3 S/cm 的多阳离子导电性(如 Li+、Na+、Cu+ 和 Ag+)。这不仅拓展了 UCl3 型电解质的家族，还为高性能固态电解质的设计提供了新思路。

宁波东方理工大学(暂名)李晓娜副教授、有研广东院和湖北大学联合培养硕士生徐洋、有研广东新材料技术研究院赵昌泰研究员为本文共同第一作者。宁波东方理工大学(暂名)孙学良院士、谷猛教授、有研广东新材料技术研究院梁剑文研究员、湖北大学梅涛教授为本论文的共同通讯作者

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202306433