标题： 角接触 PS$_4$-BS$_4$模式在硫硼磷酸锂碘化玻璃固态电解质中促进快速离子传导 显示英文标题

标题： Corner-Sharing PS$_4$-BS$_4$ Modes Facilitate Fast Ion Conduction in Lithium Thioborophosphate Iodide Glassy Solid Electrolytes

摘要： 玻璃态固态电解质（GSEs）由于其非晶态特性以及没有晶界，使其在全固态锂离子电池（ASSLBs）中具有高度吸引力，这是下一代能源存储技术的领先候选者。 一种最近开发的硫硼磷酸碘化锂GSE，由 30Li$_2$S-25B$_2$S$_3$-45LiI-5P$_2$S$_5$ (LBPSI)组成，已表现出优异的室温离子电导率和低活化能。 尽管这一发现令人振奋，但这种超快离子传输背后的机制仍然不明确。 在此，我们精确地微调了基础的MACE-MP-0模型，并进行了大规模机器学习分子动力学模拟，以研究LBPSI GSE的结构和离子动力学。 我们的结果表明，B$_2$S$_3$玻璃形成剂主要形成多桥接的B$_x$S$_y$长链网络，阻碍锂$^+$的传导。 相反，P$_2$S$_5$会产生单四面体PS$_4$$^{3-}$ 和双四面体P$_2$S$_7$$^{4-}$ 四面体，这些四面体与BS$_4$$^{5-}$ 四面体以独特的角共享模式相互作用，有效地破坏了B$_x$S$_y$链，并增强了Li$^+$的迁移能力。 此外，角共享 PS$_4$-BS$_4$ 模式中的 PS$_4$$^{3-}$ 和 BS$_4$$^{5-}$ 的多面体阴离子旋转可能进一步促进快速 Li$^+$传导。 显示英文摘要

摘要： Glassy solid electrolytes (GSEs), with their amorphous nature and the absence of grain boundaries, make them highly attractive for applications in all-solid-state lithium batteries (ASSLBs), a leading candidate for next-generation energy storage technologies. A recently developed lithium thioborophosphate iodide GSE, composed of 30Li$_2$S-25B$_2$S$_3$-45LiI-5P$_2$S$_5$ (LBPSI), has demonstrated excellent room-temperature ionic conductivity and low activation energy. Despite this exciting finding, the underlying mechanism behind this ultrafast ion transport remains ambiguous. Here, we accurately fine-tune the foundational MACE-MP-0 model and perform large-scale machine learning molecular dynamics simulations to investigate the structural and ion dynamics in LBPSI GSE. Our results reveal that B$_2$S$_3$ glass formers primarily form multi-bridged B$_x$S$_y$ long-chain networks that impede Li$^+$ conduction. In contrast, P$_2$S$_5$ gives rise to mono-tetrahedral PS$_4$$^{3-}$ and di-tetrahedral P$_2$S$_7$$^{4-}$ tetrahedra, which engage in distinctive corner-sharing modes with BS$_4$$^{5-}$ tetrahedra, effectively disrupting the B$_x$S$_y$ chains and enhancing Li$^+$ mobility. Furthermore, the polyhedral anion rotations of PS$_4$$^{3-}$ and BS$_4$$^{5-}$ in the corner-sharing PS$_4$-BS$_4$ motifs may further promote fast Li$^+$ conduction.