近日，资料学院2019级硕士钻研生林申以第一作者在国际能源资料顶级期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子：29.6）颁发题为“Reclaiming neglected compounds as promising solid state electrolytes by predicting electrochemical stability window with dynamically determined decomposition pathway”(https://doi.org/10.1002/aenm.202201808)的原创钻研论文。j9国际集团为第一通讯作者单元，j9国际集团施思齐教授和江苏师范大学林雨潇副教授为共同通讯作者。

全固态电池因其安全性好、能量密度大及合用领域广蹬着点，被以为是拥有远景的新一代储能器件。固态电解质是固态电池的主题组件，梦想的固态电解质（solid state electrolytes，SSEs）应具备较宽的电化学不变窗口（electrochemical stability window，ESW）。目前ESW预测步骤重要分为直接分化分析步骤（direct decomposition analysis method，DDAM）和间接分化分析步骤（indirect decomposition analysis method，IDAM），仅别离合用于热力学和动力学有利的电化学分化分析，这将导致某些资料的ESW预测值偏离尝试测定了局。分析步骤精度的不及会使SSE的预测和筛选成效欠安，因而极度有必要对ESW分析步骤进行融合和改进。

该论文提出了一种融合DDAM和IDAM的高精度ESW分析步骤，并基于此步骤对该课题组先前所挖掘的Li快离子导体的ESW进行高通量推算，了局与现有尝试数据一致。其中有6种以前未被报路过的资料展示了宽ESW、较高抗氧化电势及优异的相不变性和界面不变性，是拥有肯定利用潜力的固态电解质。推算筛选过程如图1所示。

图1.高通量筛选SSEs流程示意图。

重点一：融合DDAM和IDAM的高精度ESW分析步骤

ESW是以SSE的氧化电势为上限，还原电势为下限的电势区间，该区间批示了SSE正常工作的电势领域。传统的ESW分析步骤分为DDAM和IDAM，其中DDAM以特定电势下的巨势凹凸判断SSE的分化电势及分化产品。而IDAM以为SSE在维持原结构的情况下进行移动金属原子的嵌入/脱出是动力学上最有利的还原/氧化反映。DDAM和IDAM仅别离合用于热力学和动力学有利的电化学分化分析，为提高分析预测精度，文章将二者融合，通过SSE分化产品的电子电导率动态判断热力学或动力学有利的分化路线，算法流程如图2所示。

图2.融合步骤算法示意图。

重点二：融合步骤下的高通量ESW推算分析

图3.SSEs的ESW和离子输运性示意图。

浅蓝色点暗示融合步骤的预测ESW宽杜纂DDAM的一样，反之为深蓝色点。相应二维投影点显示为左侧的粉红色三角形、右侧的橙色五角星和底部的紫色圆圈。两个横轴上的R_T和E_b别离为SSEs自由传输的最大离子的半径和BVSE能垒。纵轴为融合步骤预测的ESW宽度。6种机能优异的筛选化合物暗示为A-F，其R_T、E_b和ESW宽度象征在右侧。

图4.4种化合物在融合步骤和DDAM下的预测ESW宽度比力。54种化合物分为卤化物、氧化物、硫化物和氮化物。

为了筛选两全良好离子电导率和宽ESW的潜在优异SSE，作者通过融合步骤对该课题组先前挖掘的328种Li快离子导体（Eb幼于0.7 eV，RT大于0.05 nm）进行电化学不变分析，纠正了54种被DDAM低估的资料的ESW预测值，了局如图3、图4所示。

图5. Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）与Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）在DDAM、IDAM和融合步骤下的预测ESW与尝试丈量了局对比图。

对于可获得尝试ESW丈量值的电解质Li10GeP2S12和Li7La3Zr2O12，基于融合步骤的ESW预测值与尝试了局吻合，分歧分析步骤下的推算了局与尝试了局对好比图5所示。

重点三：多种不变性分析筛选SSEs

图6.（a）四种SSE（氟化物、氧化物、硫化物和氮化物）的分化能氧化电位图。（b）6种宽ESW资料（Li₂TiF₆、Li₄ZrF₈、KLiYF₅、Li₂SiF₆、Li₂ZrF₆、Li₃ScF₆）在0-7 V内的分化能曲线。（c）筛选资料与各类正极资料之间的反映能。六种拥有肯定利用潜力的氟化物以粗体显示。

文章将筛选的沉点放在ESW被低估的资料上，进一步对其进行了分化能、相不变分析和电极-电解质不变性分析。部门电解质拥有较低的分化能，如图6a、6b所示，其中有6种预测机能优异的氟化物早年未被作为SSE沉点报路和钻研。它们出现出4 V以上的宽ESW、较高的抗氧化电势（大于6 V）、优异的相不变性（凸包能幼于1 meV/atom）和界面不变性（与七种常见电极的界面反映能低于150 meV/atom，如图6c所示）。

该工作不仅有助于加快高机能固态电解质的研发速度，还为高通量推算钻研提供了肯定的领导。钻研工作得到了国度天然科学基金以及国度沉点研发打算项主张赞助。