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上大施思齊AFM：用分層離子輸運(yùn)算法識(shí)別單斜NASICON型固體電解質(zhì)中的遷移通道和瓶頸

單斜鈉超離子導(dǎo)體(NASICON；Na₃Zr₂Si₂PO₁₂)是著名的鈉離子固體電解質(zhì)，已有40年的研究歷史。然而，由于NASICON晶體結(jié)構(gòu)的低對(duì)稱性，準(zhǔn)確識(shí)別單斜晶系NASICON的遷移通道仍然沒有得到很好的解決。

近日，上海大學(xué)施思齊（通訊作者）等人通過對(duì)通道和瓶頸的幾何分析、鍵價(jià)能分析和從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬，對(duì)單斜晶系NASICON中的Na⁺擴(kuò)散途徑進(jìn)行了交叉驗(yàn)證研究。

上大施思齊AFM：用分層離子輸運(yùn)算法識(shí)別單斜NASICON型固體電解質(zhì)中的遷移通道和瓶頸

常規(guī)晶胞與a)菱面體和b)單斜晶系的Na⁺離子遷移通道

研究了單斜晶系NASICON型固體電解質(zhì)的擴(kuò)散限制瓶頸、電導(dǎo)率的各向異性以及Na⁺分布隨時(shí)間和溫度的變化規(guī)律，提出了提高單斜晶系NASICON型固體電解質(zhì)體積電導(dǎo)率和總電導(dǎo)率的策略。

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通過晶體結(jié)構(gòu)分析，球體顯示了單斜晶系Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的空隙位置

這套分層離子輸運(yùn)算法不僅顯示了單斜NASICON型材料離子輸運(yùn)行為的有效性和實(shí)用性，而且為優(yōu)化其導(dǎo)電性能提供了指導(dǎo)，可以方便地推廣到其他固體電解質(zhì)中。

上大施思齊AFM：用分層離子輸運(yùn)算法識(shí)別單斜NASICON型固體電解質(zhì)中的遷移通道和瓶頸

為了揭示單斜晶系Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的遷移通道，將晶體結(jié)構(gòu)分析得到的導(dǎo)電通道與BVEL圖和AIMD模擬的概率密度分布圖確定的通道進(jìn)行了比較

Identifying Migration Channels and Bottlenecks in Monoclinic NASICON-Type Solid Electrolytes with Hierarchical Ion-Transport Algorithms(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202107747)

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