随机替代晶体中由站点渗流实现的协同离子传导

高效且安全的储能技术对于实现可持续和电气化社会至关重要。在关键挑战中，全固态电池的超离子导体设计往往面临稳定性与离子电导率之间的基本权衡。随机替代晶体，即原子物种在晶格中随机分布，为克服这一权衡提供了有前景的途径。尽管协同运动在离子传导中的重要性已被指出，但对介观结构组织与宏观电导率之间关系的理解仍存在空白，限制了最优组成的理性设计。在此，我们使用分子动力学模拟系统地研究了岩盐型随机替代离子晶体Li$_x$Pb$_{1-2x}$Bi$_x$Te的离子电导率，作为Li浓度$x$的函数。我们发现，一旦$x$超过一个临界阈值，离子电导率急剧上升，而底层晶体结构未被破坏。显著的是，该阈值与渗流理论预测的站点渗流阈值一致。我们的发现建立了离子渗流作为一种通用设计原则，以调和电导率与稳定性之间的权衡，为开发稳健、高性能固态电解质提供了一种简单且广泛适用的策略。