全固态锂离子电池需要锂离子导体作为固体电解质（SEs）。由于具有良好的电化学稳定性和全固态电池SEs所需的其他性能，含锂的卤化物正在成为一类有前景的锂离子导体。与氧化物和硫化物相比，含锂卤化物中的锂离子扩散机理了解得很少，特别是关于锂含量和阳离子亚晶格的影响，可以定制这些锂离子来改善锂离子传导性。

近日，美国马里兰大学莫一非教授报道了利用第一性原理计算，对已知的具有紧密堆积的阴离子骨架和各种掺杂化合物的含锂氯化物的锂离子传导进行了系统的研究。以揭示决定锂离子在这些氯化物系统中快速扩散的关键因素。

文章要点

1）研究人员使用第一性原理计算，研究了无机晶体结构数据库（ICSD）中70多种含锂氯化物中锂离子的扩散，并确定了19种潜在的锂离子导体材料。通过分析在各种不同掺杂水平的氯化物材料上生成的大量计算数据，研究人员发现，阳离子构型和Li含量会显著影响氯化物材料的Li离子电导率。

2）研究人员提出了锂离子导体的设计原理，即稀疏的阳离子构型，低的阳离子浓度和低的Li含量会增加含Li的氯化物的离子电导率。遵循这些设计原理，研究人员人为地调整了一些不良锂离子导体中的阳离子晶格，并显著提高了其锂离子电导率。研究人员确定了多种新型的氯化物体系作为快速的锂离子导体。

考虑到卤化物阴离子化学之间的相似性，该研究结果为定制阳离子亚晶格以设计新颖的卤化锂SIC提供了指导。

Yunsheng Liu, et al, Tailoring the Cation Lattice for Chloride Lithium-Ion Conductors, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002356

https://doi.org/10.1002/aenm.202002356