严格控制加工参数至关重要，因为非晶相的形成直接阻碍了离子在电解质内的迁移。这些无序结构包含大量空隙，这些空隙会成为离子的能量陷阱，显著降低材料的整体离子电导率。
核心要点 非晶态固体固有的密度低于晶体结构，空隙率高于晶体结构，这会增加离子的结合能并阻止它们自由移动。为了确保高锂离子扩散效率，您必须优化热处理和冷却速率，以最大化结晶度并最小化这些空隙。
微观结构机制
高空隙率的问题
分子动力学模拟已经为这些材料建立了明确的物理规律。固态电解质的空隙率与其锂离子扩散效率成反比。
非晶态与晶态密度
非晶相天然是无序的。与有序的晶体结构相比，它们通常表现出较低的材料密度，因此空隙率较高。
无序的后果
当加工参数未得到严格控制时，材料未能完全结晶。这会导致结构中充斥着空隙（空隙）而不是致密的导电通道。
离子传输的能量障碍
空隙处的结合能
非晶相中的空隙并非真正意义上的离子的“高速公路”；它们是陷阱。位于这些不稳定的空隙处的离子会经历显著增加的结合能。
逃逸频率降低
高结合能会为载流子创造一个“粘滞”的环境。这会显著降低离子的“逃逸频率”，即它能够从一个位点脱离出来以贡献电导率的速率。
对电导率的影响
由于离子被困在逃逸频率低的空隙处，铋基电解质的宏观离子电导率会下降。高性能依赖于离子的自由移动，这需要晶格中较低的结合能。
加工中的常见陷阱
快速冷却的风险
最常见的加工错误之一是材料冷却过快。快速的冷却速率通常会将材料冻结在无序状态，在晶格形成之前就锁定了非晶相。
不一致的热处理
热处理过程中的波动可能导致材料出现混合相。即使是微小的非晶相区域也会成为瓶颈，增加平均结合能并降低电解质的整体效率。
为您的目标做出正确选择
为了在铋基固态电解质中实现高性能指标，必须设计加工方案以消除无序。
- 如果您的主要重点是最大化离子电导率：严格控制冷却速率，以确保高材料密度和充分发展的晶体结构。
- 如果您的主要重点是优化离子扩散：瞄准能够最小化空隙率的加工参数，因为这会降低结合能并增加锂离子的逃逸频率。
实现高性能的关键在于解决结构难题：用有序的路径取代混乱的空隙，以释放离子的运动。
总结表：
| 参数影响 | 非晶相（无序） | 晶态相（有序） |
|---|---|---|
| 材料密度 | 密度较低 | 密度较高 |
| 空隙率 | 高（充当离子陷阱） | 低（导电通道） |
| 结合能 | 高（增加离子粘滞性） | 低（促进迁移） |
| 离子扩散 | 逃逸频率低 | 扩散效率高 |
| 电导率 | 显著降低 | 优化的高性能 |
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参考文献
- Shihai You, Yong Nam Ahn. Structural Influences on Lithium-Ion Transport in Bismuth Oxides: A Molecular Dynamics Approach. DOI: 10.3390/ma18102287
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
