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氧离子固体电解质及其应用
氧离子固体电解质是一种新型的电解质，它的出现使许多电池技术及其应用得以提升。
氧离子固体电解质特征首先表现在其电化学性能上。
与传统的液体电解质相比，它具有更高的电导率与脱氢抗腐蚀能力，从而改善了电池的电化学性能。
此外，氧离子固体电解质具有很高的温度特性，能在极端温度条件下维持其良好的电化学性能。
另外，氧离子固体电解质还具有安全可靠的优点，因为它没有极性，即便发生短路也不会产生危险的氢气和氧气，从而避免可能发生的火灾和爆炸。
在电池领域，氧离子固体电解质的应用越来越广泛，特别是电动汽车、储能电池等新能源技术来说，更是无可替代的电解质。
例如，近几年汽车制造商都采用氧离子固体电解质来生产新车，以在低温条件下提高车辆的续航能力。
此外，氧离子固体电解质还可以用于储能电池，因为它可以保护电池免受由低温环境而引起的损坏，从而提高电池的使用寿命及其可靠性。
总之，氧离子固体电解质在电池技术及其应用上发挥着重要作用。
它具有更高的电导率和脱氢抗腐蚀能力；在极端温度条件下也具有良好的电化学性能；安全可靠；在新能源技术应用中无可替代。
因此，有必要进一步完善氧离子固体电解质，使其应用范围更加广泛，为新能源技术的发展提供有效的综合支持。
硫化物固态电解质
硫化物固态电解质是由氧化物固态电解质衍生出来的，氧化物机
体中氧元素被硫元素取代，形成了硫化物固态电解质。而硫的电负性
比氧小，对锂离子的束缚力，有利于离子的迁移，因而硫化物比氧化
物具有更高的离子电导率。硫化物固态电解质主要包括Li2S—GeS2、
Li2S—P2S5、Li2S—SiS2等二元化合物与Li2S—MeS2—P2S5
（Me=Si，Ge，Sn，Al等）三元化合物。
硫化物固体电解质因为具有较高的离子电导率与良好的柔性等
优点，是全固态电池中极具前景的电解质材料。然而，全固态电池产
业化的过程仍然面临诸多问题，例如固态电解质在室温条件下离子电
导率不高，固态电解质与正负极之间界面阻抗较大，电解质材料电化
学稳定性不好。因此，设计开发具有高室温离子电导率，化学稳定性
好的固态硫化物电解质，实现电解质材料与正负极界面的优化与控制，
是提升全固态电池性能的关键。
peo基固态电解质
PEO基固态电解质是一种工业上常用的电解质。它是一种以乙二醇
醚酸(PEO)作为核心成分，以及含有金属阳离子、氯化物或硫酸盐等多
种电解质成分的混合物。PEO基固态电解质具有熔点低、分子量低、氧
化还原性强，对许多金属具有较强的复合性，可以与其他固体电解质
共熔，表现出显著的电解传递能力，广泛应用于电池、脱水、熔渣分
离和分析等领域。
PEO基固态电解质在常温下是固体，密度大约2.2 ~ 2.3 g·cm3。
由于它的电解质具有较高的热稳定性，在200℃以下，它们的结晶结构
不会发生变化，所以可以耐受较高的温度。此外，PEO基固态电解质具
有较高的电解质活性和金属离子的协同作用，因此具有高的耐腐蚀性
和结晶稳定性。
使用PEO基固态电解质作为电池电解质时，它在溶液和电解质中
的电解质移动更高效。其较高的钝化性，使用的电极元件不会受到腐
蚀。此外，该电解质还具有热处理元素的能力，可以有效地进行清洗
和保护电极元件，延长电池的使用寿命。
PEO基固态电解质的最大优势在于它具有较高的电导性。 它能够
有效地在电极表面形成一层膜，这样就可以有效地将电流从电池的一
端传递到另一端，这样可以提高电池的储能效率。此外，PEO基固态电
解质还具有低毒性、高可靠性和低成本优势，为电池应用提供了更多
的可能性。
复合固体电解质
复合固体电解质是一种新型的电解质材料，具有广泛的应用前景。
它由固体基质和离子传导材料组成，能够在固体状态下传导离子。
这种特殊的结构使得复合固体电解质在电池、传感器等领域具有重要的作用。
复合固体电解质的一大优势是其高离子传导性能。
传统的液态电解质在使用过程中容易泄漏，而且在高温下容易蒸发，降低了电池的安全性能和使用寿命。
而复合固体电解质由于其固态结构，可以有效地解决这些问题。
同时，复合固体电解质具有较高的离子传导率，能够满足高功率电池的需求。
复合固体电解质还具有良好的化学稳定性和机械强度。
相比于液态电解质，复合固体电解质不易受到化学反应的影响，能够在较宽的温度范围内稳定工作。
同时，复合固体电解质具有较高的机械强度，能够抵抗外部压力和振动的影响，提高了电池的稳定性和可靠性。
复合固体电解质还具有较低的界面电阻和较高的界面稳定性。
界面电阻是电池中一个重要的参数，影响着电池的性能和效率。
复合固体电解质的固态结构能够减少界面电阻，提高电池的输出功率。
同时，复合固体电解质与电极材料之间的界面稳定性较好，能够有效防止电极材料的腐蚀和析出，延长电池的使用寿命。
总的来说，复合固体电解质作为一种新型的电解质材料，具有许多
优势。
它不仅解决了传统液态电解质存在的泄漏和蒸发问题，还具有高离子传导性能、良好的化学稳定性和机械强度，以及低界面电阻和高界面稳定性等特点。
相信随着科技的不断进步，复合固体电解质将在电池、传感器等领域发挥更重要的作用，为人类带来更多的便利和创新。
固态电化学1. 简介固态电化学是研究固体材料中的离子传输和电子传导过程的一门学科。
它结合了电化学和固体物理学的知识，旨在理解固体材料中离子与电子的相互作用和运动规律。
固态电化学的研究对象包括固体离子传导体、固体电解质、固体电池和其他与固态电荷传输相关的材料与器件。
在能源领域，固态电化学的研究对于开发新型高效能源储存装置和电力传输设备具有重要意义。
2. 离子传输在固态材料中，离子传输是指正离子或负离子从一个离子发射极或离子吸附极传输到另一个相反极的过程。
这种离子传输可能是通过晶格的空隙或者通过固体电解质中的离子通道进行的。
固态材料中的离子传输受到温度、密度、晶格缺陷、化学势差等多种因素的影响。
研究固态材料的离子传输规律，可以帮助我们设计更高效、更稳定的离子传输材料。
3. 电子传导除了离子传输，固态材料中的电子传导也是固态电化学研究的重要内容之一。
电子传导是指电子在固态材料中的传输过程。
固态材料中的电子传导受到晶格结构、杂质、缺陷等因素的影响。
不同材料的电子传导方式也存在差异，有些材料呈现金属导电特性，而有些材料则呈现半导体或绝缘体导电特性。
4. 固体电解质固体电解质是一种能够在固态条件下传导离子的材料。
与液态电解质相比，固态电解质具有更好的稳定性和安全性。
固体电解质的研究对于固态电池和其他电化学器件的开发具有重要作用。
目前，固体电解质主要应用于锂离子电池、固态燃料电池、超级电容器等领域。
5. 固态电池固态电池是一种利用固态电解质来实现离子传输和电子传导的电化学装置。
相比于传统液态电池，固态电池具有更高的安全性、更长的使用寿命和更高的能量密度。
固态电池的研究主要集中在材料的设计与合成、界面工程和性能测试等方面。
固态电池目前在能源储存、电动车辆和智能电网等领域具有广阔的应用前景。
6. 应用前景固态电化学在能源领域具有广泛的应用前景。
随着可再生能源和电动车辆的快速发展，对高效能源储存和传输设备的需求日益增加。
玻璃陶瓷态硫化物固态电解质玻璃陶瓷态硫化物固态电解质是一种新型的固体电解质材料，具有优良的电化学性能和热稳定性，被广泛应用于新型高能量密度锂离子电池、固态氧化物燃料电池、电容器等领域。
下面将对其结构、性能及应用进行详细介绍。
一、结构玻璃陶瓷态硫化物固态电解质一般是由硫、硫化物、玻璃形成剂和助剂经过一系列高温烧结制备而成的。
其中，硫和硫化物是主要的离子传输材料，玻璃形成剂用于形成材料的基础结构，而助剂则用于改善材料的性能。
玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的结构可分为两种形式：玻璃态和结晶态。
在玻璃态中，材料是无定形的，晶体结构不规则，离子能够以无序的方式在其内部传输。
而在结晶态中，硫和硫化物离子排列有序，形成了晶格结构，离子传输发生在这种有序的结构中。
二、性能1、离子传输性能：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的离子传输性能优异，离子的迁移率高，离子传输速度快，能够确保电池的高效工作。
同时，其具有极高的离子导电性，对纯锂阳极和锂离子的离子导电性能优异。
2、热稳定性：由于其材料的热稳定性非常高，因此可以支持更高的电压和温度范围，从而能够延长电池的使用寿命。
另外，玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的化学稳定性也非常高，能够耐受不同化学环境和不同化学性质的电极，抗被不同化学物质腐蚀等。
3、机械强度：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质的机械强度高，能够承受高压和撕裂力，能够为电池提供良好的机械支撑，从而保证电池的性能不受影响。
三、应用1、锂离子电池：由于其优良的离子传输性能和热稳定性，玻璃陶瓷态硫化物固态电解质可以被用作新型高能量密度锂离子电池的固态电解质。
研究表明，将其应用到锂电池当中，可以显著提高电池的能量密度、安全性和循环寿命等方面的性能。
2、固态氧化物燃料电池：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质在固态氧化物燃料电池中的应用也备受瞩目。
其高离子传输速度和低内阻，能够有效提高电池的性能，并且可以降低电池的运行温度，缩小电池体积。
3、电容器：玻璃陶瓷态硫化物固态电解质还可以被用作电容器的电解质材料，有效提高电容器的能量密度和性能稳定性。
固体聚合物电解质
固体聚合物电解质
一、什么是固体聚合物电解质
固体聚合物电解质是指由多种大分子聚合物组成的固体物质，其电解质热量、电解质溶液稳定性以及电解质耗散等参数可以控制，从而调节或改变其电解质性能。
二、固体聚合物电解质的应用领域
1、燃料电池：固体聚合物电解质的应用主要包括燃料电池、柴油发电机、汽车发电机、可再生能源发电机等；
2、动力电池：固体聚合物电解质也被广泛用于动力电池，如锂离子电池、钠离子电池等，具有高能量密度和高电压特性；
3、超级电容器：固体聚合物电解质可以用于制作高容量高温的超级电容器，具有优异的性能，适用于便携式、突发等激烈的环境中；
4、其它新能源：固体聚合物电解质还可以应用到各种新能源设备中，如太阳能电池、风力发电、水力发电等等。
三、固体聚合物电解质的优点
1、可以调节电解质溶液的热量：固体聚合物电解质由多种聚合物组成，可以控制其电解质热量，使其能够较好地承受热量变化；
2、稳定、可靠：固体聚合物电解质热量、稳定性以及耗散等参数可以控制，使其稳定、可靠；
3、环境友好：固体聚合物电解质能够更好地保护电解质在环境
中的安全，具有优异的环境友好性。
固体电解质材料固体电解质材料第⼀节银、铜离⼦导体银、铜离⼦导体是固体电解质材料中研究最早的⼀部分，对它们的研究促进了固体电解质学科的发展。
最典型的是AgI晶体., 其146℃时转变成α相（146℃-555℃），电导率提⾼了三个数量级，达到1.3 Ω-1cm-1。
研究发现，⼀系列银和铜的卤化物和硫属化合物如：CuBr、CuI、Ag2S、Ag2Se和Ag2Te等都有这种离⼦导电性。
⾃1961年合成出了第⼀个室温快离⼦导体Ag3SI以来，1967年发现了RbAg4I5，它在室温的电导率为0.27Ω-1cm-1，是⾄今为⽌，室温电导率最⾼的银离⼦固体电解质。
银离⼦导体的化学稳定性较差，且价格⾼。
铜离⼦导体和银离⼦导体性质相近，但价格便宜。
如：RbCu4Cl3I2和Rb4Cu16Cl13I7是⽬前室温电导率最⾼的固体电解质材料。
银、铜离⼦导体的晶体结构已在第⼀章中介绍过。
它们分别是体⼼⽴⽅和⾯⼼⽴⽅结构。
根据这样的结构的特点，可以在α-AgI结构的基础上进⾏离⼦置换得到许多类似结构的银铜离⼦导体（⽤其他离⼦置换碘化银中的部分离⼦，使α-AgI 的⾼温导电相结构能够稳定到室温）。
⼀、α-AgI的离⼦置换1、阴离⼦置换：⽤S2-、P2O74-（焦磷酸根离⼦）、PO43-、AsO43-、VO43-、Cr2O72-、CrO42-、WO42-、Mo2O72-、MoO42-、SeO42-、TeO42-和SO42-等阴离⼦（银盐）都可以置换α-AgI中的⼀部分I - 离⼦，得到室温下具有⾼离⼦导电率的固体电解质。
它们的室温电导率⽐室温下的 AgI⼤104倍。
a、α-Ag2S本⾝也是体⼼⽴⽅结构，只是晶格内银离⼦有4个，且电⼦电导较⼤。
Ag3SI是AgI和Ag2S的⼆元系中分⼦⽐ 1：1的化合物。
具有与α-AgI相类似的结构。
银离⼦电导率在25℃时为0.01Ω-1cm-1，电⼦电导率为10-8Ω-1cm-1，电⼦电导率的⼤⼩取决于样品制备过程中硫的活度，硫的活度越⼤，电⼦电导率就越低。
固态电池工作原理
固态电池是一种新型的电池技术，与传统液态电池相比，其电解质由可导电的固体材料代替了液体电解质。
固态电池的工作原理如下：
1. 正极（阳极）：通常采用锂金属或类似材料作为正极。
当锂离子从固态电解质中移动到正极，正极材料会发生氧化反应，释放出电子。
2. 负极（阴极）：通常采用锂合金或类似材料作为负极。
当锂离子从固态电解质中移动到负极，负极材料会发生还原反应，接收电子。
3. 固态电解质：固态电解质是固体材料，可导电。
它通常由含锂的无机盐、聚合物或陶瓷材料组成。
固态电解质的特点是高离子迁移率和低电阻，可以有效地阻止电池中的离子和电子直接接触，并具有较高的化学稳定性。
4. 电极与电解质接触处的界面（交界面）：固态电池的电极和电解质之间的交界面是一个非常重要的区域。
在交界面上，离子和电子发生转换，使电池产生电流。
当固态电池连接到外部电路时，锂离子从正极移动到负极，在这个过程中，离子只能穿越固态电解质，而不经过电解质和电极之间的直接接触。
这样，固态电池具有更高的能量密度和更
长的使用寿命，同时也具有更高的安全性，因为固态电解质不会像液态电解质那样泄漏或产生热量。
固体电解质界面层
固体电解质界面层是指电解质固体界面上的一层化学物质。
它是一个
非常重要的领域，因为它可以帮助我们理解电学和化学的相互作用，
从而使我们能够更好地设计和制造电化学器件，例如电池和燃料电池。
在固体电解质界面层的研究中，最重要的问题之一是理解电解质与固
体表面之间的相互作用。
这些相互作用基本上包括三种类型：吸附、
交换和反应。
吸附是指电解质中的离子与固体表面上的反应活性物种
之间的相互作用。
交换是指电解质中的离子与固体表面上的其他离子
之间的相互作用。
反应是指电解质中的离子与固体表面上的反应活性
物种之间的化学反应。
除了吸附、交换和反应之外，固体电解质界面层中还包括泊松分布层
和电荷层。
泊松分布层是由于电解质中的正负离子不是完全均匀分布
导致的。
当正离子聚集在固体表面时，它们会排斥周围的负离子，而
负离子也会排斥周围的正离子。
这种效应导致了一层泊松分布层，其
中离子的密度随着距离表面的距离而减少。
电荷层是向外延伸的空间，其中固体表面所带的电荷与周围的离子有相互作用。
这种电荷层会对
离子的运动、吸附和化学反应产生影响。
固体电解质界面层的研究是一个非常复杂和多学科的领域。
它需要电
化学、物理化学、表面化学、材料科学和计算化学等多个领域的知识。
在未来，我们可以通过更好地理解固体电解质界面层中的相互作用来
设计更高效和可靠的电化学器件。
钙钛矿型固态电解质1. 引言固态电解质是一种用于电池和其他电子器件的材料，具有非常高的导电性和化学稳定性。
随着对高能量密度和长寿命电池的需求增加，钙钛矿型固态电解质作为一种非常有潜力的材料，受到了广泛关注。
本文将对钙钛矿型固态电解质进行详细的探讨。
2. 钙钛矿型材料的介绍钙钛矿型材料是一类具有特殊晶体结构的材料，其晶体结构由钙钛矿型氧化物组成。
其特点是具有高的离子迁移率和优良的化学稳定性。
钙钛矿型材料广泛存在于自然界中，如二氧化钛（TiO2）和钛酸钡（BaTiO3）等。
近年来，科学家们发现钙钛矿型结构在固态电解质方面具有巨大的潜力。
3. 钙钛矿型固态电解质的优势3.1 高离子迁移率钙钛矿型固态电解质具有非常高的离子迁移率，这是由其晶体结构所决定的。
钙钛矿型结构中离子通道的存在使得离子能够自由地在材料内部迁移，从而实现高导电性。
相比于传统的液态电解质，钙钛矿型固态电解质具有更高的离子传输速率。
3.2 优良的化学稳定性由于其化学结构的稳定性，钙钛矿型固态电解质能够在极端条件下保持其性能。
这意味着钙钛矿型固态电解质可以在高温和高压的环境中工作，不易发生变形和失效。
这为电池的长寿命和高能量密度提供了基础。
3.3 低成本和环保钙钛矿型材料在制备过程中使用的原料普遍存在于地壳中，价格相对较低。
同时，钙钛矿型固态电解质由固体组成，不含液体电解质，避免了液体电解质带来的泄漏和环境污染问题。
4. 钙钛矿型固态电解质的应用由于其出色的性能，钙钛矿型固态电解质在电池领域中具有广泛的应用前景。
以下是几个可能的应用领域：4.1 固态锂离子电池钙钛矿型固态电解质作为固态锂离子电池的关键组分，可以显著提高电池的能量密度和安全性。
固态电解质的应用还可以解决传统锂离子电池中存在的一些问题，如针状锂生成和电池热失控等。
4.2 固态钠离子电池钠离子电池作为一种新型的高容量电池，具有广阔的市场潜力。
钙钛矿型固态电解质可以作为固态钠离子电池中的电解质材料，提供更高的离子迁移率和化学稳定性。
聚合物固态电解质固体聚合物电解质(Solid polymer electrolyte，SPE)，又称为离子导电聚合物（Ion-conducting polymer）。
固体聚合物电解质的研究始于1973年Wright等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现。
1979年，法国Armand等报道了PEO碱金属盐络合物在40～60℃时离子电导率达10-5S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。
固体聚合物电解质在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面有着广泛的应用。
简介固体聚合物电解质(Solid polymer electrolyte，SPE)，又称为离子导电聚合物（Ion-conducting polymer）。
固体聚合物电解质的研究始于1973年Wright等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现。
1979年，法国Armand等报道了PEO碱金属盐络合物在40～60℃时离子电导率达10-5S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。
固体聚合物电解质在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面有着广泛的应用。
由于它具有质轻、成膜性好、黏弹性和稳定性均较好等优点，加上在基础研究方面的重要意义，使这一研究有了迅速发展。
国内外对聚合物电解质研究最多、最广泛的是聚氧化乙烯（PEO）类聚合物电解质，但由于PEO的结晶性，其室温离子电导率很低，为10−7～10−8S/cm数量级。
[1]SPE的导电机理固体聚合物电解质由高分子主体物和金属盐两部分复合而成。
前者含有能起配位作用的给电子基团，且基团数的多寡、是否稳定、分子链的柔性等均对固体聚合物电介质有重要影响。
Armand等认为离子导电是通过离子在螺旋溶剂化结构的隧道中的跃迁而实现的。
Berthier 的研究结果表明，由PEO和碱金属盐形成的固体高聚物电解质，常温下存在非晶相（无定形区）、纯PEO相（晶相）和富盐相三个相区，其中离子传导发生在非晶相区。
氧化物固态电解质体系的原位固化固态电池技术原位固化固态电池技术是近年来备受关注的一项新兴技术，它利用氧化物固态电解质作为电解质材料，以实现高能量密度、高安全性和长循环寿命的固态电池。
本文将就氧化物固态电解质体系的原位固化固态电解质技术进行探讨，包括其基本原理、关键材料、制备工艺、应用前景等方面展开介绍。
一、氧化物固态电解质的基本原理氧化物固态电解质是一类具有高离子传导性能的固体电解质材料，其基本原理是通过固态电解质中的离子传输实现正负极反应的电荷转移。
与传统液态电解质相比，氧化物固态电解质具有较高的化学稳定性、较低的导电损失和良好的高温稳定性，能够有效提高电池的安全性和循环寿命。
二、氧化物固态电解质体系的关键材料1. 氧化物固态电解质材料氧化锂、硅氧化物、硫化物等都是常见的氧化物固态电解质材料。
杂化氧化物具有较高的离子传导性能和电化学稳定性，是当前研究中的热点材料之一。
2. 电极材料在氧化物固态电解质体系中，电极材料也扮演着至关重要的角色。
针对固态电解质的特性，需要选择合适的电极材料，以提高电极与电解质之间的界面稳定性和电荷传输效率。
三、氧化物固态电解质体系的制备工艺原位固化是制备氧化物固态电解质的重要工艺之一，其制备工艺包括固态反应、固态压制、烧结等步骤。
通过原位固化工艺，可以实现氧化物固态电解质的高密度、均匀结构和良好的微观结构稳定性，使之具备优异的电化学性能。
四、氧化物固态电解质体系的应用前景1. 电动汽车氧化物固态电解质体系具有高能量密度和高安全性，可望成为下一代电动汽车电池的理想候选。
2. 储能系统氧化物固态电解质技术也有望在储能系统中得到广泛应用，满足电网调峰、再生能源储存等需求。
3. 便携式电子设备固态电解质的高安全性和稳定性，使其在便携式电子设备领域有望成为理想的电池技术。
氧化物固态电解质体系的原位固化固态电池技术具有广阔的应用前景，但在商业化应用上还存在一些挑战，如制备成本、工艺可控性、大规模生产等方面需要进一步研究和突破。
MOFs（Metal-Organic Frameworks）是一种由金属离子或团簇与有机配体通过配位键自组装形成的晶态多孔材料。
由于其具有高比表面积、可调的孔径和功能性，MOFs在气体储存、催化、传感器和电池等领域有广泛的应用前景。
在锂硫电池中，固体电解质是关键的组成部分之一。
传统的锂硫电池通常使用液体电解质，但由于多硫化物的穿梭效应，会导致硫正极的利用率低下。
而固体电解质可以抑制多硫化物的穿梭，提高硫正极的利用率。
但是，现有的固体电解质往往存在电子和离子电导率差的问题，导致锂硫电池的电化学性能不佳。
为了解决这个问题，科研人员提出了混合电解质锂硫电池，结合固体电解质和多硫化物正极电解质的优点。
其中，MOFs作为固体电解质在锂硫电池中得到了广泛的研究。
MOFs具有有序的3D结构，可以促进Li*的运输，增强电化学和机械性能，改善电解质的稳定性。
此外，一些研究还将PEO/LiTFSI/HNT薄膜聚合物电解质应用于锂硫电池中。
这种电解质在25℃下离子电导率可以达到$1.11 \times 10^{-4} S cm^{-1}$，锂离子迁移数达到0.40。
在25℃至0.1C放电条件下，电池具备平稳的放电容量。
经过100次充放电循环后，锂硫电池的平均容量可达$745 mAh g^{-1}$，充放电效率接近100%。
总的来说，MOFs作为一种新型的固体电解质材料，在锂硫电池中展现出良好的应用前景。
然而，目前MOFs在锂硫电池中的应用仍面临一些挑战，如提高电导率、稳定性和循环寿命等问题。
未来需要进一步的研究和改进，以实现MOFs在锂硫电池中的广泛应用。
固体电解质材料第一节银、铜离子导体银、铜离子导体是固体电解质材料中研究最早的一部分，对它们的研究促进了固体电解质学科的发展。
最典型的是AgI晶体., 其146℃时转变成α相（146℃-555℃），电导率提高了三个数量级，达到1.3 Ω-1cm-1。
研究发现，一系列银和铜的卤化物和硫属化合物如：CuBr、CuI、Ag2S、Ag2Se和Ag2Te等都有这种离子导电性。
自1961年合成出了第一个室温快离子导体Ag3SI以来，1967年发现了RbAg4I5，它在室温的电导率为0.27Ω-1cm-1，是至今为止，室温电导率最高的银离子固体电解质。
银离子导体的化学稳定性较差，且价格高。
铜离子导体和银离子导体性质相近，但价格便宜。
如：RbCu4Cl3I2和 Rb4Cu16Cl13I7是目前室温电导率最高的固体电解质材料。
银、铜离子导体的晶体结构已在第一章中介绍过。
它们分别是体心立方和面心立方结构。
根据这样的结构的特点，可以在α-AgI结构的基础上进行离子置换得到许多类似结构的银铜离子导体（用其他离子置换碘化银中的部分离子，使α-AgI 的高温导电相结构能够稳定到室温）。
一、α-AgI的离子置换1、阴离子置换：用S2-、P2O74-（焦磷酸根离子）、PO43-、AsO43-、VO43-、Cr2O72-、CrO42-、WO42-、Mo2O72-、MoO42-、SeO42-、TeO42-和SO42-等阴离子（银盐）都可以置换α-AgI中的一部分I - 离子，得到室温下具有高离子导电率的固体电解质。
它们的室温电导率比室温下的 AgI大104倍。
a、α-Ag2S本身也是体心立方结构，只是晶格内银离子有4个，且电子电导较大。
Ag3SI是AgI和Ag2S的二元系中分子比 1：1的化合物。
具有与α-AgI相类似的结构。
银离子电导率在25℃时为0.01Ω-1cm-1，电子电导率为10-8Ω-1cm-1，电子电导率的大小取决于样品制备过程中硫的活度，硫的活度越大，电子电导率就越低。
所以Ag3SI材料的合成时，需要在一定的硫蒸气压下进行。
Ag3SI在800℃以前不分解，是一个中温固体电解质。
b、Ag3PO4-AgI 系统中存在三个中间化合物，其中两个不是离子导体，只有 Ag7I4PO4 是低温离子导体，它是由 AgI和 Ag3PO4在400℃直接合成的。
常温的离子电导率0.019Ω-1cm-1。
T > 79会慢慢分解成AgI和Ag5I2PO4。
c、Ag4P2O7- AgI系统中存在四个中间化合物，其中，AgI占93mol%左右的组成电导率最高；40mol%的组成电导率降低。
Ag19I15P2O7是一个低温离子导体，25℃时0.09Ω-1cm-1。
147℃时分解成 AgI和Ag16I12P2O7（在147-274℃具有高的电导率）。
d、Ag2SO4-AgI系统：Ag2SO4与AgI、AgBr、AgCl三个系统中，只有Ag2SO4-AgI系统中存在高电导的室温固体电解质。
它是硫酸银组分在0-25mol%范围内生成的固溶体。
急冷得到的室温相（不稳定，须在-20℃保存，否则会析出γ-AgI，降低电导率），室温电导率高达0.05Ω-1cm-1。
其他含氧酸银和碘化银系统合成的化合物电导率要低一个数量级。
2、阳离子置换将Rb+和K+等碱金属离子、NH4+ 或各种有机铵离子、锍或硒的有机集团等阳离子引到AgI中去，也能使α-AgI的类似结构在室温下稳定。
生成室温高离子电导的碘化银基固体电解质材料。
室温电导率一般在0.01-0.25Ω-1cm-1之间。
碘化锍或碘化硒与碘化银合成的锍或硒部分置换的有机锍或有机硒银离子导体：（CH3）3SI•AgI, (CH3)2S(CH2)3S(CH3)22I•AgI(CH3)3SeI•AgI用MI（一价金属离子碘化物）与AgI化合，使M离子代替部分银离子生成MAg4I5，是目前在室温下具有最高离子电导率的一组银离子导体。
如：RbAg4I5在25℃时电导率高达0.27 Ω-1cm-1，但是，MAg4I5是不稳定的，会发生分解反应，析出AgI：MAg4I5 (S) → 7/2 AgI (S) + 1/2 M2AgI3所以其应用受到一定的限制。
由于其反应速度较慢，使RbAg4I5在固体电池和其他离子器件上得到应用。
3、混合离子置换用一些阳离子和一些阴离子共同取代AgI的部分阳离子和部分阴离子，也能获得室温下高离子导电率的银离子固体电解质材料。
如：Ag2.0Hg0.25S0.5I1.5，其室温电导率为0.147 Ω-1cm-1。
结构皆为α-AgI型。
二、卤化亚铜的离子置换、由于亚铜离子与银离子有类似的性质，而铜的价格比银便宜得多，且亚铜离子导体卤化亚铜在高温时的电导率与银离子导体相近，人们很希望获得室温下，高导电率的亚铜离子导体；为了提高亚铜离子导体的室温电导率（稳定卤化亚铜的高温结构），也可以通过引入离子半径较大的离子以阻止其结构转变来达到。
1、阳离子置换a、有机铵卤化物-卤化亚铜系统（C6H12N4RX-CuX）此类系统中电导率最高的是溴化物系统：在C6H12N4CH3Br-CuBr系统中，含CuBr 87.5mol%的组成，20℃时0.017 Ω-1cm-1；在C6H12N2(CH3)2Br-CuBr系统中，含94mol%CuBr的组成，20℃时的电导率为0.035Ω-1cm-1。
其中铵离子的最小尺寸（指其椭圆短半轴）至少4.7Å才能稳定其高温结构至室温。
b、碱金属卤化物-卤化亚铜系统KI-CuI系统中，只有一个化合物KCu4I5，它具有和α-RbAg4I5相同的结构，其高导相的相变温度为261℃，在此温度以上电导率比大三个数量级以上，电导活化能很小。
在261℃以下会分解CuI和KI。
RbCl-CuCl系统中已发现三种亚铜离子导体：Rb3Cu7Cl10（含70mol%CuCl）、RbCu3Cl4（含75mol%CuCl）和Rb2Cu3Cl5(含60mol%CuCl)。
其中前两种室温电导率很高；RbCu3Cl4的室温电导率为2.25x10-3Ω-1cm-1，比CuCl高4-5个数量级。
2、混合离子置换在RbCl-CuI-CuCl三元系统中有两种室温电导率很高的亚铜离子导体：RbCu4Cl3I2和Rb4Cu16Cl13I7。
都具有α-RbAg4I5那样的结构，是目前所有的固体电解质中室温电导率最高的快离子导体。
它们的快离子相的相变温度分别为-52℃和-25℃；室温电导率分别为0.44Ω-1cm-1和0.34Ω-1cm-1。
这两种材料的电子导电很低，均小于10-11Ω-1cm-1。
由于它们的电性能比α-RbAg4I5还好，且价格较便宜，所以在固体电解质电池和其他固体离子器件上有着广泛的应用前景。
离子置换是银、铜离子导体的一个重要化学特性，是寻找常温下银铜离子导体的主要方法之一。
人们得到了很多高导电率的银铜离子导体，但它们的缺点是分解电压较低。
另外，银铜离子的硫属化合物一般具有电子导电（混合导体）；如：α-Ag2Te电子导电率比银离子导电率大100倍； Ag2S σe - 103σi第二节钠离子导体钠离子导体在固体电解质中占有重要比重，其中β-Al2O3更具有重要的理论意义和实践意义。
β-Al2O3是一种铝酸钠材料，它们的理论式分别是：β-Al2O3 （Na2O·11Al2O3）β＂-Al2O3 ( Na2O·5.33Al2O3 )″-Al2O3 ( Na2O·4MgO·15Al2O3 )、β＂＂-Al2O3 ( Na1.69Mg2.67Al14.33O25 )一、理想结构它们的理想晶体结构特点已在第一章中介绍过，β-Al2O3中，氧离子呈立方密堆积，铝离子占据其中八面体和四面体间隙位置。
由四层（β-Al2O3）或六层（β＂-Al2O3）密堆积氧离子和铝离子构成的基快被称为尖晶石基块，尖晶石基块之间是由钠氧离子构成的疏松堆积的钠氧层。
通过尖晶石基块中的铝离子和钠氧层中的氧离子使尖晶石基块连接起来。
钠离子可以在层间迁移。
β-Al2O3的单位晶胞由两个Al11O16尖晶石基块和两个钠氧层交迭组成，通过钠氧层上下两个尖晶石基块呈镜面对称。
钠氧层中钠离子可以存在的位置为上下尖晶石氧离子组成的三棱柱中心和上下两氧离子之间势垒较高的位置。
β＂-Al2O3 的单位晶胞由三个尖晶石基块和三个钠氧层交迭组成，两尖晶石的界面上氧离子不再是镜面对称。
钠氧层中钠离子可以存在的位置为上下尖晶石氧离子组成的四面体位，势垒较低。
因而电导率较β-Al2O3高些。
β＂＇-Al2O3和β＂＂-Al2O3中，每个尖晶石基块由六层密堆积铝氧层组成，β＂＇-Al2O3单位晶胞含有两个尖晶石基块和两个钠氧层组成。
β＂＂-Al2O3单位晶胞由三个尖晶石基块和三个钠氧层组成。
它们之间的差别与β-Al2O3和β＂-Al2O3 相似。
以上为β-Al2O3理想结构。
它们都是钠离子二维导体。
二、实际结构1、铝酸钠NaAlO2；有三个同素异性体β，γ和δ；2、β-氧化铝是成分在5.3Al2O3,Na2O和8.5Al2O3,Na2O之间的非化学配比相。
β-Al2O3的区域从1050到1400℃是增大，然后在富Na2O 一侧是减小。
在包晶点2000℃附近相区消失，包晶点的成分大约是8.5Al2O3,Na2O。
长期以来认为理想成分是11Al2O3,Na2O，但从未达到过。
两相被1580℃的共晶点分隔开。
在制备β-Al2O3的过程中，常遇到β"-Al2O3相，成分也在5.3Al2O3,Na2O和8.5Al2O3,Na2O之间的非化学配比相；β"-Al2O3相是亚稳相，1550℃不可逆的转变成β-Al2O3相。
在相图的阴影部分是β-Al2O3和β"-Al2O3共存区。
可以通过引入杂质将β"-Al2O3相稳定下来。
常用来进入尖晶石基块中，代替部分氧化铝的β"-Al2O3稳定剂有go，Li2O，NiO，CoO，CuO，ZnO，MnO，CdO等；添加离子的半径r<0.97Å时，稳定相是β"-Al2O3；这些低价的离子代替三价铝离子后，必然要通过引入钠离子来平衡电中性，这些钠离子的进入，可能增加导电的钠离子；或可除去阻碍钠离子迁移的间隙氧离子；所以会提高β-Al2O3的电导率。
β-Al2O3稳定剂有PbO等。
r>0.97Å时，这些离子不能进入尖晶石基块，直接进入钠氧层，降低了电导率，稳定相是β-Al2O3。
对Naβ-Al2O3（NaAl11O17）而言，钠含量可以在很宽的范围内变化，因为，理想结构中单位晶胞内钠氧层的面积为31（Å）2，理想情况下，仅被一个钠离子（0.9Å）和一个氧离子(1.40Å) 所占据；因此有足够的空间容纳过量的离子。
