固態電解質設計的案例
重大《ACS AEM》：高能量密度鋰金屬電池用混合準固態電解質！
聚環氧乙烷型固態電解質的基本結構是聚環氧乙烷鏈與鋰離子絡合，將鋰離子與反陰離子分離，這種結構通過類似于液態電解質的溶解機制支持聚環氧乙烷中鋰鹽的溶解，
因此，人們一直致力于提高聚環氧乙烷型固態電解質的電導率并降低其工作溫度。
在此，為了解決聚環氧乙烷電解質的低離子電導率問題，作者首次提出了一種獨特的混合準固態電解質設計，用于高能量密度鋰金屬電池。混合設計包括硅離子凝膠與聚環氧乙烷鏈絡合以及Li6.5Mg0.05La3Zr1.6Ta0.4O12活性納米填料的分散，復合混合設計不僅產生高離子導電性，而且有效限制了鋰枝晶的生長。4V準固態鋰金屬電池由混合準固態電解質、鋰金屬負極和NCM523正極構成，其放電容量為124mAhg?1，以0.1C的電流密度在55℃的高溫下循環50周后，容量保持率為61.4%。
總之，作者報道了一種新型鋰電池準固態電解質，其采用三種材料復合混合設計。混合準固態電解質具有優良的離子導電性能，在25℃時電導率為7.42×10?4 S cm?1，35℃時電導率為1.3×10?3 S cm?1，且電子電導率低，電化學穩定窗口寬。同時，作者證明了復合混合準固態電解質對鋰枝晶的生長有顯著抑制作用，準固態Li∥LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和Li∥LiFePO4電池采用了這種復合混合準固體電解質。這項研究表明，聚合物、無機陶瓷導體和離子凝膠的集成為探索鋰金屬電池新型電解質提供了一種選擇。
展開 中國研究人員提出新的質子傳導電解質設計原理 可用于中溫固態氧化物燃料電池
蓋世汽車訊 據外媒報道，上海交通大學密西根學院（UM-SJTU JI）陳倩櫟教授及其合作者提出一種新設計原理，將具有高質子電導率的鈣鈦礦材料，用作固態氧化物燃料電池的電解質材料。
（圖片來源：上海交通大學）
固態氧化物燃料電池是一種電化學裝置，將氫氣、天然氣等燃料，從化學能直接轉化為電能。同時，具有能量轉換效率高、清潔環保等優點。然而，目前，固態氧化物燃料電池的工作溫度普遍較高，約為700-1000°C，這對電池組件材料的耐高溫性提出了嚴格的要求。
使用質子導電陶瓷，作為燃料電池的電解質材料，有望將運行溫度降至450-700°C，大大降低生產成本。然而，其質子導電率需要進一步提高，以實現此類中等溫度燃料電池的商業化。研究人員認為，可以通過調整晶格振動頻率，實現理想的等動力學溫度，從而提高質子在低溫下的質子導電率。
質子擴散需要克服被稱做活化能的能量勢壘。總的來說，為了提高質子導電率，應該降低活化能。研究人員發現，質子導電率遵循凝聚態原子擴散動力學的Meyer-Neldel規則。當活化能降低時，電導率公式中的指前因子相應減小，從而阻止提高電導率。研究人員進一步發現，當改變材料結構以引起活化能變化時，不同活化能的電導率曲線在一個等動力溫度下相交，而質子電導率與活化能無關，只與材料的固有性質有關。研究人員從等動力溫度與材料結構的關系出發，提出通過調整材料結構來實現理想的等動力溫度，可以很好地提高低溫下的質子電導率。
研究人員表示：“作為中溫陶瓷電化學電池的質子傳導電解質，鈣鈦礦型金屬氧化物已經引起廣泛關注，例如Y摻雜BaMO 3（M = Zr/Ce）。
展開 雜化動態共價網絡用作鋰金屬電池保護層和固態電解質
該工作報道了一種由4,4'-二氨基二苯二硫(4-AFD)和(3-縮水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷功能化SiO2 (GLYMO@SiO2)交聯聚(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯-r-甲基丙烯酸甘油酯) (poly(PEGMEMA-r-GMA))合成新型化學接枝雜化動態網絡(CHDN)，用作LMB的保護層和雜化固態電解質(HSE)。這種獨特的設計有以下幾個優點。(1)動態共價網絡的設計既保證了自適應/愈合性能，又保證了其在液態電解質中的化學穩定性。(2)無機填料的存在抑制了聚環氧乙烷(PEO)的結晶，從而提高了離子電導率，且增強了動態網絡的機械魯棒性。(3)此外，納米填料與聚合物網絡之間的共價結合會阻止填料的團聚，保證了離子導電通道的均勻性，同時消除了有機/無機界面。作為LMB保護層，CHDN在半電池、對稱電池和全電池中具有優異的電化學性能(CHDN@Li/LiFePO4，400次循環后容量保持率為83.7%)。作為固態電解質，所制備的Li/HSE/LiFePO4固態電池也展現出優異的循環性能，在0.5 C的電流密度下循環500次容量保持率為89.8%。雜化動態共價網絡作為電池的保護層和固態電解質的設計原則可以為開發可回收和可修復的能源應用材料提供新的思路。南開大學材料科學與工程學院博士生賀雅悅為論文第一作者，北京化工大學曹鵬飛教授與南開大學楊化濱研究員為共同通訊作者。其中，北京化工大學田明教授和美國能源部橡樹嶺國家實驗室Rigoberto Advincula教授對本文提供了幫助和指導。
圖示1： (a) 傳統液態LMB的本征SEI層。(b) CHDN保護層、(c) CHDN的動態交換示意圖。(d) CHDN雜化固態電解質示意圖。
研究亮點
(1)雜化動態共價網絡為穩定鋰金屬電極提供了有效的保護層。
展開 ：固態電池中，固態電解質解決鋰枝晶問
（插入圖是循環到50-80圈的放大圖）
【小結】
本文研究了采用LLZO和LATP為隔膜的固態電池中的失效機制。研究發現雖然LLZO和鋰的界面非常穩定，但是枝晶鋰很容易沿著相界面和LLZO的缺陷／空隙處形成和生長,所以基于LLZO的固體電池容易短路。反之，LATP盡管和鋰直接接觸后，會發生反應，但是兩者反應生成的SEI膜能夠阻礙連續鋰枝晶的生長、區域擴展和鋰離子的擴散。這樣基于LATP的固態電池實效主要是由于電池阻抗增大而斷路，但不會像LLZO固體電池輕易的被短路。過去的分析方法是對循環LLZO和LATP顆粒，采用DFT模擬確認LLZO和Li界面的穩定性，但是LATP中的Ti4 +和Ge4+在與Li的反應過程中部分地減少、形成“SEI”膜，能夠防止鋰枝晶進一步的生長。本文研究了原位鋰和固態電解質的界面（SEI）膜阻礙鋰枝晶生長的作用。如果在穩定的LLZO隔膜孔隙里填充痕量的液體電解質，這些液態電解液可以很快和長過來的鋰枝晶反應，生成SEI來抑制鋰的進一步迅速生長（相對于SEI毫無遮擋表面而言），從而延遲短路的到來。文章進一步提出，簡單的用打磨的方法將Si納米顆粒填充LLZO粒料的表面微孔，這些Si也可以和鋰枝晶反應生成類似于SEI的硅鋰合金（輕度嵌鋰），減緩鋰朝前繼續生長的傾向。并且由于Si和Li的反應是可逆的，LLZO的對稱鋰電池循環次數大幅度提高。最重要的是，使用Si填充LLZO隔膜，揭示了LLZO固態電解質和鋰之間的所需要的理想的SEI膜性質即可逆性，對消除鋰枝晶不斷生長的重要性，對加速固態電池發展具有重要意義。
【團隊介紹】
肖婕同時任職于阿肯色大學和西北太平洋國家實驗室。肖老師在阿肯色大學的課題組，以經典電化學方法理解電化學儲能，同時包括醫療電池和特種電池開發。肖老師同時也在西北太平洋國家室帶領團隊致力于下一代鋰電池的研發。
展開 
清華大學張強團隊《AFM》：一種超薄、柔性固態電解質薄膜！
0.1 C時軟包電池的a)循環性能和b)充放電曲線；c)0.05C時鋰硫軟包電池的充放電曲線；d) 全固態鋰硫軟包電池在平坦或彎曲狀態下照亮發光二極管陣列
總之，作者通過采用一種自限性方法來制備超薄、自支撐、柔性的硫化物基固態電解質薄膜，設計了一種具有機械柔韌性和化學相容性的纖維素骨架，使制備的固態電解質膜具有更薄的形狀，并增強了固態電解質膜的耐久性。由于固體顆粒在骨架上的自限性組裝以及完整的界面，固態電解質膜具有優異的加工性能、薄的厚度、柔韌性和三維互連的離子導電骨架。實驗過程中獲得的60um厚度的固態電解質薄膜，很大程度上有助于降低非活性固態電解質層的體積電阻和質量，全固態鋰硫電池采用獨立的固態電解質膜，具有優異的倍率性能，在0.5C時可可逆容量達到前所未有的1008mAhg?1；更重要的是，固態電解質膜與全固態鋰金屬軟包電池中的各種正極/負極材料具有良好的相容性。這項工作提供了一種在不犧牲機械和離子傳輸性能的前提下設計超薄固態電解質膜的有效方法，為全固態電池的安全、高能量密度和快速充電提供了一條有希望的途徑。（文：李澍）
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展開 Mater：用于固態電池的3D打印電解質
【引言】
固態電池在安全性和穩定性方面具有十分明顯的優點，但是這些電池所采用的固體電解質通常導致電池的高電阻。諸如石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZ）之類的固態鋰導體由于這些材料具有非常良好的電化學性能已經引起了其作為用于固態鋰電池的電解質的廣泛關注。它們通常是安全的不可燃材料，不同于傳統鋰離子電池電解質中使用的揮發性碳酸酯溶劑和活性鋰鹽，這些電解質已知是這些電池可能著火的主要原因。由于鋰枝晶的存在，在具有液體電解質的常規鋰電子電池中，鋰枝晶會刺穿隔膜導致短路，而在固態電解質中，不存在此問題。然而，固體電解質商業化的主要障礙是電池阻抗過大，這是由于固態電解質自身高的阻抗和電極-電解質接觸不良引起的界面阻抗兩方面的貢獻。液體電解質可以潤濕電極表面，但固體電解質不能，這極大地限制了電極和電解質之間的接觸面。所以設計新的電解質-電極結構對于固態電解質的開發是至關重要的。
【成果簡介】
近日，美國馬里蘭大學的胡良兵教授和Eric D.Wachsman教授（共同通訊作者）通過3D打印技術制造了Li7La3Zr2O12固態電解質。研究人員使用獨特的石榴石油墨，印刷和燒結了可能結構的樣本，揭示了薄且非平面的僅由LLZ固體電解質組成的復雜結構。3D印刷對稱的Li|LLZ|Li電池的面積比電阻在電化學循環測試中很低，使用3D打印技術進一步研究和優化電解質的結構可以使得固態電池的全單元面積比電阻顯著降低，同時使得電池的能量密度和功率密度更高。在這項工作中，可以使用更多的設計和結構。 所報道的墨水配方可以很容易地修改為與其他固體電解質或陶瓷材料一起使用，可以擴展到其他相關領域中去。相關研究成果“3D-Printing Electrolytes for Solid-State Batteries”為題發表在Advanced Materials上（第一作者Dennis W.
展開 中科院化學所JACS：離子導體層減弱正極-固態電解質的界面電位，增強固態電池的界面動力學
其中最主要的就是鋰離子電池的電解液是液態的，容易發生泄漏、分解和變質等問題，導致電池發生爆炸、泄漏和失效等問題。因此開發不含液態電解質的固態電池就變得尤為重要。其中，由于空間電荷層導致的界面問題是影響高功率密度固體電池性能的重要因素，包括正極與固態電解質界面上的接觸不良、極化增加等。
【成果簡介】
近日，中科院化學所的郭玉國研究員和萬立駿院士（共同通訊）課題組，將優質的離子導體緩沖層Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3修飾到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2上，減輕極化現象，提高動力學特性。采用具有界面電勢分析功能的原子力顯微鏡，研究修飾后正極的優異動力學的形成機理，揭示界面緩沖層對電勢分布和極化的影響。研究發現固態電池具有優異的循環穩定性和較高的倍率性能，這有助于固態電池中界面問題的研究。相關成果以“Mitigating Interfacial Potential Drop of Cathode–Solid Electrolyte via Ionic Conductor Layer To Enhance Interface Dynamics for Solid Batteries”為題發表在JACS上。
【圖文導讀】
圖 1 L-NCM的XRD和TEM結構表征
（a）L-NCM的精修XRD圖；
（b）L-NCM的TEM圖像；
（c）L-NCM的HRTEM晶格條紋像；
（d）L-NCM的TEM圖及其EDS圖。
圖 2 P-NCM和L-NCM的動力學性能表征圖
（a）P-NCM的變速CV曲線圖；
（b）L-NCM的變速CV曲線圖；
（c）充電過程中，兩個正極的GITT和準平衡電位曲線；
（d）GITT曲線中，兩個正極的電壓極化和歐姆極化圖。
展開 納米能源所：用于可穿戴電子器件的自愈合固態聚合物電解質！
此外，傳統的聚環氧乙烷基固態聚合物電解質與電極接觸不良，機械性能差，無法滿足需要彎曲、拉伸和扭轉等變形的柔性能源裝置應用的要求。
自愈材料是一種合成物質，具有在疲勞或損傷后修復和恢復其功能的能力，無需任何外部干預，受此啟發，作者合成并研究了一系列具有自愈合的固態聚合物電解質，具有自愈合能力的固態聚合物電解質可以提高電池開裂或變形后的循環穩定性，延長電池的使用壽命，動態交聯可以產生很強的附著力，從而增強電解質與電極之間的有效接觸。此外，固態聚合物電解質中的超分子框架還可以使鋰金屬電池具有靈活性，能應用于可穿戴電子設備。
本文中，作者通過動態交聯亞胺鍵設計并合成了用于柔性固態鋰金屬電池的一種新的聚環氧乙烷基自愈合固態聚合物電解質，這種自愈合固態聚合物電解質具有良好的自愈合能力、優異的力學性能和電化學特性，基于可逆亞胺鍵的動態共價聚合物網絡，通過降低聚合物結晶度顯著改善自愈合固態聚合物電解質的離子導電性，并賦予電解質強粘附性，這有利于電解質與電極之間的有效接觸。
展開 重大《Chem Commun》：一種簡易的合成納米晶固態電解質新方法
本文提出一種制備密實化納米晶粒Na3Zr2Si2PO12固態電解質的簡易方法。
Hong和Goodenough教授發現的NASICON型Na3Zr2Si2PO12固態電解質具有高離子電導率，良好的電化學、化學和熱穩定性以及價格低廉等優點。對Na3Zr2Si2PO12的研究主要集中在合成和元素摻雜等方面來提高Na+離子電導率。如通過固相反應法將Al3+、Yb3+、La3+、Nd3+、Y3+、Nb5+、Ti4+、Zn2+等陽離子作為摻雜劑，Na2O-Nb2O5-P2O5作為玻璃化燒結助劑將Na+電導率范圍從10-4 S/cm提高至10-3 S/cm。盡管Na+電導率因陽離子取代而顯著提高，但燒結過程中晶粒快速生長，往往達到微米數量級，嚴重阻礙了探索具有納米結構致密陶瓷的電導率。
而納米晶陶瓷的性能會隨著晶粒尺寸的減小發生巨大變化，具有納米晶粒的無機固體電解質可能表現出較低的界面阻力和較好的循環性能。
來自重慶大學宋樹豐教授團隊通過焙燒氧化鋯前驅體法燒結制備了致密納米Na3Zr2Si2PO12
固態電解
質，平均晶粒尺寸為546±58 nm。該合成方法可在900 °C下合成超細納米粉體，在1260 °C合成致密納米晶粒Na3Zr2Si2PO12固態電解質，其電導率為1.02×10-3S/cm，25 °C時界面電阻為35 Ω·cm2。相關論文以題為“A facile method for the synthesis of a sintering dense nano-grained
Na3Zr2Si2PO12
Na+-ion solid-state electrolyte”發表在Chemical Communications。
展開 【科技】Science Advances：從電解質入手！固態電池閉環正極回收
引言
固態電池（SSB）因提高電動汽車的安全性而受到高度追捧。然而，由于難以在電池電極中的固態電解質顆粒和活性材料之間形成共形界面，SSB的制造仍然是一個挑戰。當前的界面策略采用高溫和高壓，用固態電解質和活性材料制造復合電極，并將其與固態電解質隔膜、金屬負極和集流體一起組裝成電池。這樣做時，由于熱處理過程中形成的界面相具有粘合特性，SSB在使用壽命結束時變得難以回收。迫切需要固態電解質，其特性有利于SSB的制造以及使用壽命結束時的解構和回收，同時在使用階段提供可持續的SSB性能。
成果簡介
近日，來自美國加州伯克利勞倫斯伯克利國家實驗室Brett A. Helms團隊設計了超分子有機離子（ORION）電解質，該電解質在電池工作溫度（?40°至45°C）下為粘彈性固態，但在100°C以上為粘彈性液態，這使得能夠制造高質量的電解質SSB及其壽命結束時的正極回收。采用ORION電解質以及鋰金屬負極和LFP或NMC正極的SSB在45°C下運行數百次循環，容量衰減小于20%。
展開 全固態電池開發商Solid Power將建新工廠 電解質材料年產能增加25倍
蓋世汽車訊 9月7日，電動汽車全固態電池開發商Solid Power公司宣布將在美國科羅拉多州建設第二個工廠。新工廠將擴大全固態電池關鍵材料的產能，包括每年生產多達30公噸的硫化物基固體電解質材料，比目前的產能增加了25倍。
（圖片來源：Solid Power）
這座新工廠占地約75,000平方英尺，將使Solid Power的總生產面積擴大四倍。新工廠的電解質生產是為了直接供應該公司即將投產的全固態電動汽車電池生產線，該生產線預計將生產用于汽車認證測試和未來電池組設計的電池。
Solid Power預計將在2022年生產并交付首批100 Ah電池，并在汽車上進行質量測試。一旦這批電池完全合格，Solid Power打算與汽車制造商和頂級電池生產商合作生產100Ah全固態電池，廣泛用于車內使用。
Solid Power的首席執行官和聯合創始人Doug Campbell說，“為了繼續推進Solid Power生產車規級的電池，我們必須大幅提高其硫化物基固體電解質材料的產量，這個新工廠意味著我們朝這個目標邁進了重要的一步。”
從長遠來看，Solid Power計劃出售其硫化物固體電解質材料，支持其合作伙伴（包括福特和寶馬）的全固態電池生產。Solid Power還打算將該材料出售給其他可能不使用該公司獨特的全固態電池設計的固態電池生產商。Solid Power正努力在2028年前實現電解質材料年產能達到4萬公噸的目標，這可以支持每年生產80萬輛電動汽車。
新工廠也有望進一步擴大Solid Power的研發和電池測試能力。
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浦項科技大學開發納米結構電解質 提高固態電池的離子電導率
蓋世汽車訊 隨著對電動汽車的需求日益增長，全固態電池日益受到關注。由于鋰離子電池存在易爆風險，全固態電池被視為新一代電池選項。然而，固態聚合物電解質的離子電導率低，固態硫化物電解質的化學穩定性低，阻礙了電動汽車的普及。據外媒報道，浦項科技大學（POSTECH）創建了一種“無死區”聚合物電解質，從而加快離子傳輸速度，推進全固態電池商業化。
（圖片來源：浦項科技大學）
該研究團隊創建了一種新型嵌段共聚物電解質（block copolymer electrolyte），可通過靜電相互作用來控制結構。在傳統二維形態中，不可避免地會存在死區（dead zone），這些區域的離子遷移率較低。這項研究從根本上解決了這一問題。
目前，大部分儲能系統仍在使用鋰離子電池。在鋰離子電池中，離子通過電解液移動，而電解液具有易燃性，極易導致電池發生火災或爆炸。為了克服這一缺陷，全固態電池采用固態電解質。聚合物具有彈性，即使在發生碰撞情況下，基于聚合電解質的全固態電池，也能保持穩定性能，不易發生火災。而且，與同等尺寸和重量的鋰離子電池相比，其能量密度要高出1.5-1.7倍，使用時間也更長。與鋰離子電池相比，全固態電池中只有一個電極和電解質，正負極之間沒有隔板。科學家們通過控制聚合電解質的靜電相互作用，創建了一種納米結構電解質。
研究人員通過先進的合成方法，合成了一組具有不同靜電相互作用強度的聚合物電解質，并通過小角X射線散射剖面(SAXS profile)，證實了這些電解質的納米結構。另外，韓國科學家首次通過大量分子動力學模擬，分析了納米結構中的離子分布。
展開 北科大《AFM》：一種用于固態鋰金屬電池的高壓電解質！
迄今為止，SPE的制備方法主要是將鋰鹽溶解到聚合物基體中（稱為“聚合物中的鹽”）它們的離子電導率已經提高到10?4S cm?1以上,近年來通過大分子設計Li+與極性基團通過共混、交聯、共聚、接枝等方式形成配位。自1993年“聚合鹽型”固體電解質被提出以來，對鋰鹽的苛刻要求限制了該電解質的設計。
來自北京科技大學等單位的研究人員，以聚(甲基乙烯基醚-α-馬來酸酐)(PME)和新型單離子鋰化聚乙烯醇縮甲醛(LiPVFM)/雙(三氟甲基磺酰亞胺)鋰(LiTFSI)復合鹽(Dual-Li)為基礎，通過超分子策略開發了一種新型的鹽中聚合物固體電解質。雙Li中LiPVFM的羥基與PME中順丁烯二酸酐部分開環反應生成的羧酸基形成了較強的氫鍵。同時，富含羰基的PME能夠改善聚合物/鹽復合材料中LiTFSI的配位性能。
因此，PME和雙Li的互溶性大大提高對于構建一種高離子電導率(3.57×10-4S cm-1)、寬電化學窗口(5V以上)、25°C時鋰離子遷移數為0.62以及與電極具有良好界面相容性的“鹽中聚合物”固體電解質(PEISE)具有重要意義。組裝后的LiCoO2||Li固體電池具有優異的高壓循環性能，225次循環容量保持率達89.2%。此外，LiNi0.7Mn0.2Co0.1O2||Li軟包電池即使在惡劣的條件下也表現出顯著的安全性。本文的研究為解決固態電池中使用PISE的高壓兼容性和界面問題提供了一種很有前途的策略。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202103049
圖1.a)雙Li、PME和PISE在1.0到5.5ppm之間的1H NMR。
展開 Goodenough、胡良兵、孫學良等全球研究團隊在固態電解質的最新進展
但是在傳統的液態電解質中，鋰金屬不穩定的沉積過程以及枝晶生長會引發一系列的安全問題，這也嚴重阻礙了鋰金屬負極的發展。相比于液體電解質，固態電解質的不可燃燒性可以完美解決鋰電池的安全問題，而且可以將鋰金屬負極和高壓正極匹配做成更高能量密度的全固態電池。
固態電解質可以分為三大類：無機陶瓷電解質、有機聚合物電解質、有機無機混合電解質[1]。對于無機陶瓷電解質又包含LiPON、Li3N、鈣鈦礦型（LLTO）、石榴石型（LLZO）、鋰超離子導體（LSPO）、鈉超離子導體（NSPO）、硫化物電解質（LGPS）等。無機電解質離子電導率要比有機電解質高很多，其中硫化物由于其離子電導率可以媲美于液體電解質而得到了很多科研工作者的青睞，在這方面日本科學家做了很多出色的工作。但無機電解質和電極之間嚴重的界面問題限制了其實際應用[2]。
對于有機聚合物電解質，PEO基的電解質是主流，當然也有PVDF、PVDF-HFP、PMMA、PAN等一些聚合物。但有機電解質普遍存在的問題就是室溫離子電導率低，如何提高室溫電導率成為了關鍵。
有機無機復合電解質則結合了兩者的優缺點，既能提高有機電解質的離子電導率，也能很好的避免無機電解質的界面接觸問題，其實是一個不錯的選擇。
科研工作者在優化全固態電池上做了大量的工作，也取得了很大的進展，小編對近期固態電解質的進展做一個簡單的梳理，希望能對讀者帶來一些啟發。
展開 孫學良團隊《ACS AMI》：揭示固態電解質離子擴散機制！
研究表明La摻雜Na3Zr2Si2PO12
固態電解質
可以進一步提高離子電導率至mS/cm數量級。然而，離子輸運增強機理尚不清楚。
鈉離子電池(NIBs)因其無毒、低成本和元素豐富等優點被認為是取代鋰離子電池最具潛力的候選材料。固態電解質可提高NIBs的耐久性和安全性，并簡化電池設計。最終，采用高壓陰極和鈉金屬陽極的全固態NIBs將比基于液態電解質的NIBs獲得更高能量密度。NASICON型Na1+nZr2SinP3?nO12(1.6≤n≤2.4)因其高離子導電性和低熱膨脹率而備受關注。NASICON結構是由ZrO6八面體和PO4/SiO4四面體共角組成的剛性三維網絡。在這個框架中，相互連接的通道為Na+提供了有效的傳導途徑。未摻雜Na3Zr2Si2PO12在室溫下表現出10-4 S/cm的高離子電導率，La摻雜能將離子電導率提高至10-3 S/cm。但La摻雜Na3Zr2Si2PO12固態電解質動力學和離子輸運增強機理尚不清楚。
來自加拿大西安大略大學孫學良教授團隊通過同步加速器的軟X射線吸收光譜(XAS)研究P和Si元素的電子結構和局域結構，固體核磁共振弛豫法(SSNMR)揭示了了Na離子在La摻雜NASICON中的輸運機制
。
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