菱面体NaZr₂(PO₄)₃是所有钠超离子导体（NASICON）型材料的原型。这些菱面体NASICON材料中的离子扩散很大程度上受离子迁移通道和通道中的瓶颈的影响。然而，对于哪一种是优先的离子迁移通道，目前仍然不清晰。此外，有关Na⁺在多个可用位置上的分布、协同迁移和扩散特性之间的关系仍然难以捉摸。

基于此，上海大学施思齐教授报道了以纯NaZr₂(PO₄)₃和掺Si的NaZr₂(PO4)₃为例，结合晶体结构分析、键价能谱（BVEL）分析和AIMD模拟，深入分析了Na⁺在菱面体NASICON骨架中扩散的择优迁移通道。

文章要点

1）从头算分子动力学模拟表明，Na⁺离子倾向于通过Na1-Na3-Na2-Na3-Na1通道迁移，而不是通过Na2-Na3-Na3-Na2通道迁移。而协同迁移机制有两种：位于相邻Na1和Na2位点的两个Na⁺可以同向迁移，也可以成角度迁移。由于Na⁺迁移过程中的势能转换，这两种机制都表现出相对较低的迁移势垒。随着Na⁺总量的增加，Na⁺从最稳定的Na1位重新分布到Na2位，进一步促进了Na⁺的协同迁移，从而促进了Na⁺的迁移率。

2）研究人员提出了进一步提高菱面体NASICON型材料Na⁺迁移率的合理优化策略。

这项工作在菱面体NASICON材料中的Na⁺浓度和它们的扩散性质之间建立了联系。

Zheyi Zou, et al, Relationships Between Na+ Distribution, Concerted Migration, and Diffusion Properties in Rhombohedral NASICON, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001486

https://doi.org/10.1002/aenm.202001486