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许多商用锂离子电池使用易燃和挥发性溶剂，这些溶剂可能会泄漏并引发火灾。对于大容量、高电压和高能量密度的锂离子电池来说尤其如此。为了解决这个问题，生产更安全可靠的锂离子电池的有效方法之一是用不易燃的固体电解质代替易燃的有机液体电解质。

开发具有高离子电导率的固体电解质和降低电极/电解质界面阻抗是改进全固态锂离子电池的先决条件。无机固体电解质具有单阳离子导电性、离子传输快、热稳定性高等特点，是最有前途的全固态锂离子电池电解质材料。

固体电解质的基本要求是：离子电导率高（室温），电子电导率可忽略不计，结构在较大的温度范围内稳定，与正负电极的接触在较大的充放电电压范围内稳定可靠。

对于大多数固体材料，例如大多数离子晶体材料，它们只有在液态（溶液或高温熔融）时才具有高离子电导率。在固态下，它们几乎完全不能传导离子。固体电解质是指在固态下具有相对较高离子电导率（类似于熔盐或液体电解质）的材料，被称为快离子导体和超离子导体。这个概念经常被用来指代一些固体物质，其离子电导率与液体电解质或熔盐的离子电导率相似。

固体电解质的历史可以追溯到19世纪末Nerst发现的可以传导氧离子的稳定氧化铝发光体（1897年称为Nerst发光体）的出现。然而，在接下来的半个世纪里，人们并不了解离子晶体的传导机制，直到1943年瓦格纳在他的一篇论文中对此进行了详细阐述。随着固体物理化学的发展，人们发现并研究了许多新的固体离子传导现象。主要发现包括各种碱金属卤化物离子导体，其中划时代的固体电解质是Tubandt等人发现的碘化银（AgI）。也就是说，当固体碘化银在149°C从β相变为α相时，其离子电导率突然变得几乎与液体AgI一样高。

因此，α-AgI成为第一个“超离子导体”。此后，由于α-AgI具有非凡的离子导电性，从物理和晶体化学方面对其进行了广泛的研究。1935年，Strock从晶体学的角度指出，α-AgI中的Ag（每个细胞中有两个Ag）在统计上分布在由阴离子（I-）组成的体心立方中的42个等效间隙中。这表明阳离子（Ag+）晶格是熔融状态。尽管这种解释的一些细节仍然存在争议，但人们认为α-AgI的高Ag+电导率来自于一种特定的晶体结构，如α-AgI。同时，Joffe从晶体缺陷理论的角度提出了晶格缺陷或间隙离子的概念。

根据离子输运的热力学理论，在20世纪60年代中期，人们设计并合成了一种离子电导率接近电解质溶液的固体电解质材料RbAg4I5。另一个成功的例子是Goodenough等人于1967年设计和合成的著名钠离子导体NASICON（Na1+xZr2P3-xSixO12）。这是一种固体电解质，基于晶体化学领域的人们所理解的三维隧道结构中离子的传导机制，它完全适合材料的结构。这种成功的材料设计很快催生了许多新的固体离子导体。然而，自20世纪50年代以来最重要的发现可能是Kunmer等人合成的具有高钠离子电导率的β-Al2O3（理想成分为Na2O·11Al2O3）。

总结

自20世纪80年代以来，由于能量转换和储存的需要，合成了许多新型固体电解质材料，并对其进行了广泛深入的研究，包括氧离子导体、氟离子导体、银离子导体和铜离子导体、钠离子导体和钾离子导体、质子导体和锂离子导体。目前，以制备固体电解质材料为核心的固体电化学器件正在形成一类新的高科技，包括高能密度电池、陶瓷膜燃料电池、固体电化学传感器、高温膜反应器和电化学催化。基于无机固体的快速离子导电性发展起来的固体离子学已成为现代材料科学和固体化学的一个重要分支。