Li10MP2Se12系列超离子导体局域结构和导电机理的固体NMR研究

Tetragonal Li10GeP2S12 superionic conductor exhibits the highest Li ionic conductivity reported by now, whoes high conductivity relies on the Li+ 3D diffusion patyways in the structure. Repalcement of the Ge element with Sn would lead a change of Li diffusion ways from 3D to 1D. An understanding of the transformation of local structure as well as the diffusion rate and mechanism of Li ion triggered by elements substitution is benefit for materials design and modification. Alternate S by Se will improve the Li+ conductivty of materials. Base on our previous NMR work on Li+ diffusion mechanism of Li10GeP2S12, we intend to study the conductivy mechanism of tetragonal Li10+δGe1+δP2-δSe12（M = Si，Ge，Sn）family compounds in this project. By taking advantage of the characteriztion for short-orderd structure and ionic dyniamics of solid-state NMR, we use 6,7Li、 31P、 77Se as probe to study the local structure of tetrahedron anion groups and Li+ migration dynamics in materials, to build the relationship between the microscopic local structure as well as the Li+ diffusion mechanism and macroscopic conductivity, which has great significans for the design and preparation of next generation solid electrolyte.

四方（Tetragonal）结构的Li10GeP2S12超离子导体是目前室温电导率最高的固体电解质，其高导电性依赖于可使Li离子进行三维扩散的通道。元素替换引起材料局域结构、导电的快慢和机制的变化，对这种过程的理解，有利于材料的改性和新材料的设计。Se对S的替换从理论上讲可提高样品电导率，77Se还可作为新的探针进行NMR研究，因此，在我们前期用固体NMR对Li10GeP2S12导电机理的研究基础上，本项目拟对Tetragonal结构的Li10+δGe1+δP2-δSe12（M = Si，Ge，Sn）家族化合物的导电机理进行探索，主要利用固体NMR对短程有序结构和离子动力学的表征能力，以6,7Li、 31P、77Se为探针，研究阴离子四面体局域结构和Li离子扩散动力学。建立微观局域结构和Li离子扩散机理与材料宏观导电性能之间的联系。为制备和设计导电性能更好的固体电解质材料提供思路和依据。

四方（Tetragonal）结构的Li10GeP2S12超离子导体是目前室温电导率最高的固体电解质，其高导电性依赖于可使Li离子进行三维扩散的通道。元素替换引起材料局域结构、导电的快慢和机制的变化，对这种过程的理解，有利于材料的改性和新材料的设计。Se对S的替换从理论上讲可提高样品电导率，因此，在我们前期用固体NMR对Li10GeP2S12导电机理的研究基础上，本项目设计合成了一系列导电性能优异的Tetragonal结构的LMPS-Se（M= Ge, Sn）快离子导体导体，结合XRD、交流阻抗及拉曼等方法对其结构和性能的教构效关系进行了探索。主要利用固体NMR对短程有序结构和离子动力学的表征能力，建立微观局域结构和Li离子扩散机理与材料宏观导电性能之间的联系。为制备和设计导电性能更好的固体电解质材料提供思路和依据。