观点:固态离子学中的熵与 Meyer-Neldel 规则诠释

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2023-11-14 来源:科学材料站公众号

固态离子导体具有高离子电导率,是固态电池、固体氧化物燃料电池、电解池电化学能量转换器件的关键材料。上述器件的商业化应用将大力推动绿色能源发展,助力实现碳达峰、碳中和。深入理解材料的离子输运机制,将为研究人员开辟设计固态离子导体材料的新思路。在固态离子导体中经常观察到 Meyer-Neldel 规则(也称焓-熵补偿规则):在调控材料结构使离子传导活化能降低的同时,离子电导率指前因子也同时降低。该规则导致了一个不同于传统观点的结果,即活化能的降低并不总是能够提高离子电导率。然而,目前对固态离子学中 Meyer-Neldel 规则的基础物理理解并不全面。围绕 Meyer-Neldel 规则应用于固态离子导体的适用性与局限性探讨对新离子导体材料的设计开发具有重要意义。

近日,上海交通大学陈倩栎副教授团队在国际知名期刊 Advanced Science 上发表题为“Entropy and Isokinetic Temperature in Fast Ion Transport”的观点文章。文章详细诠释了 Meyer-Neldel 规则在固态离子学中的物理意义和适用范围,重点关注固态离子导体中的焓-熵补偿关系,讨论晶格振动对离子输运的贡献,为运用 Meyer-Neldel 规则研发固态离子导体新材料提供了新的见解。

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