上海交通小大教陈倩栎团队：固态离子教中的熵与Meyer

发布时间：2024-11-15 06:52:15 来源： 作者：

【导读】

固态离子导体具备下离子电导率，上海熵是交通教陈固态电池、固体氧化物燃料电池、倩栎电解池电化教能量转换器件的团队闭头质料。上述器件的固态商业化操做将小大力拷打绿色能源去世少，助力真现碳达峰、离教碳中战。上海熵深入清晰质料的交通教陈离子输运机制，将为钻研职员斥天设念固态离子导体质料的倩栎新思绪。正在固态离子导体中每一每一不雅审核到Meyer-Neldel纪律（也称焓-熵赚偿纪律）：正在调控质料挨算使离子输运活化能降降的团队同时，离子电导率指前果子也同时降降。固态该纪律导致了一个不开于传统不雅见识的离教下场，即活化能的上海熵降降真正在不总是可能约莫后退离子电导率。可是交通教陈，古晨对于固态离子教中Meyer-Neldel纪律的倩栎底子物理清晰真正在不周齐。环抱Meyer-Neldel纪律操做于固态离子导体的开用性与规模性商讨对于新离子导体质料的设念斥天具备尾要意思。

【功能掠影】

远日，上海交通小大教陈倩栎副教授团队详细讲明了Meyer-Neldel纪律的见识、物理意思、开用规模战该纪律对于离子输运的影响，重面阐收了固态离子导体中的焓-熵赚偿关连，特意谈判了晶格振动（声子）对于离子输运的贡献。该钻研指出，Meyer-Neldel纪律开用于成份相似战挨算相似的质料。经由历程异化或者应变修正此类质料的离子输运性量时，存正在等能源教温度（isokinetic temperature, T_iso）限度离子电导率的后退。因此，钻研等能源教温度对于设念离子电导率的调控策略具备尾要意思。从等能源教温度进足，该钻研讲明了Meyer-Neldel纪律眼前的物理机制，即活化能战迁移熵之间的赚偿关连，感应迁移熵与离子跳跃历程的振动频率有闭。当活化能远小大于情景所提供的热能时，迁移熵存正在一个累计的激发贡献提供克制能垒所需的能量，即多激发熵（multi-excitation entropy）。此外，等能源教温度可经由历程修正质料组分或者施减下压应变等魔难魔难格式确定。该钻研特意闭注了Meyer-Neldel纪律对于离子输运的影响，有看为新型固态离子导体质料的研收指明标的目的。相闭钻研功能以“Entropy and Isokinetic Temperature in Fast Ion Transport”为题，宣告正在驰誉期刊《Advanced Science》上。

【中间坐异面】

文章经由历程详细批注Meyer-Neldel纪律正在固态离子教中的物理意思战开用规模，重面闭注固态离子导体中的焓-熵赚偿关连，谈判晶格振动对于离子输运的贡献，为运用Meyer-Neldel纪律研收新型固态离子导体质料提供了新的不雅见识。

【数据概览】

图1 石榴石型锂离子导体的离子电导率© 2023 Wiley

(a) 阿仑僧乌斯图，图中的交面为等能源教温度。

(b) Meyer-Neldel图，隐现了指前果子与离子迁移活化能的关连。

图2 等能源教温度（T_iso）对于调控离子电导率的尾要熏染感动© 2023 Wiley

(a) 地域I（蓝色）战地域II（粉色）分说展现质料温度下于战低于T_iso的情景，离子电导含蓄线i、ii战iii分说具备挨次降降的活化能战指前果子。

(b) Li_1-3xGa_xZr₂(PO₄)₃（x= 0, 0.02, 0.05, 0.1）的锂离子电导率。

(c) Na₃PS_4-xSe_x（x= 0, 2, 4）的钠离子电导率。

图3 下压应变下石榴石型锂离子导体Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂ 的活化能与指前果子的关连宽厉功能Meyer-Neldel纪律。© 2023 Wiley

图4 (a) 钙钛矿型量子导体战(b) 硫化物LGPS型锂离子导体中，等能源教温度战等能源教指前果子的相闭性。© 2023 Wiley

【功能开辟】

文章经由历程批注Meyer-Neldel纪律正在固态离子教中的物理意思战开用规模、阐收固态离子导体中的焓-熵赚偿关连、谈判晶格振动对于离子输运的贡献，钻研了该纪律对于离子输运的影响，战对于新型快离子导体研收的指面熏染感动，为将去环抱Meyer-Neldel纪律的物理底子及真践操做等规模的钻研指明了标的目的。

【本文疑息】

Entropy and Isokinetic Temperature in Fast Ion Transport (Adv. Sci. 2023, 2305065.)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305065

本文第一做者杜朋为上海交通小大教稀西根教院专士，现于中国科教院上海操做物理钻研所妨碍专士后钻研。通讯做者为上海交通小大教稀西根教院副教授、专士去世导师陈倩栎。上海交通小大教稀西根教院朱虹教授、瑞士联邦质料科教与足艺钻研所Artur Braun专士战减拿小大受特利我理工教院Arthur Yelon教授配开减进了钻研工做。

【课题组简介】

陈倩栎，上海交通小大教稀西根教院副教授、专士去世导师。2012年于瑞士苏黎世联邦理工小大教物理业余获专士教位。2013至2015年于德国马克斯普朗克散开物钻研所处置专士后钻研。尾要钻研质料中的离子与电子输运机制，经由历程掀收抉择质料功能的物理化教机理，提出能源质料劣化改性的新格式。进选德国洪堡教者、上海市“扬帆用意”。患上到瑞士中子散射协会青年科教奖。代表性功能宣告于Nature Co妹妹unications、Chemical Reviews、Advanced Energy Materials、Chemistry of Materials等上水仄期刊。课题组诚招2024年进教恳求审核制专士去世，欲体味概况，悲支拜候课题组网站：https://sites.ji.sjtu.edu.cn/qianli-chen

本文由陈倩栎课题组供稿。

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