NASICON 型材料(LiM2(PO4)3,M=Ge,Ti 等),其中 Li,M,P 和O分别占据6b,12c,18e和36f位置,是具有较高离子电导率的固体电解质材料,并且元素掺杂可以将其电导率大大提高几个数量级,这使其可以与液体电解质相比较,并且未来有希望应用于全固态电池,可以有效解决电解液的泄露、燃烧等不安全问题。在这些典型的NASICON型电解质中,综合考虑到一系列的原因,包括导电性,成本和对锂金属的稳定性,Al 掺杂的 Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)受到了广泛关注。作为一种离子导体,Al掺杂的Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)展现出了快离子输运特性,掺杂适当量的Al可以将材料的电导率提升3个数量级。然而,目前对于仍不清楚其快离子输运的根源,这对于电解质的进一步研究和理性设计是很不利的。在此背景下,我们采用密度泛函理论(DFT)计算了 LAGP固体电解质中Li离子快速迁移动力学的结构起源:(1)首先建立LAGP的结构模型,优化得到了 LAGP在指定掺杂量下的稳定结构;(2)基于CINEB方法研究锂离子在LAGP中的扩散性质,验证对比了不同扩散机制的差异;(3)构建了 LAGP的反位缺陷结构,并基于CINEB方法研究了反位缺陷结构对锂离子扩散性质的影响。计算结果表明,Al的掺杂导致了高能位点36f Li位的出现,这对Li的扩散起到了重要的促进作用,并且能大大降低Li离子的扩散能垒。此外,还首次研究了 Li/Al反位缺陷,计算表明该缺陷会导致LAGP中Li离子占据能量较高的位点。而且Li/Al反位引起的局部结构畸变会导致Li扩散时的配位环境发生变化(晶格场畸变),这对Li扩散同样有非常明显的促进作用,因此可能是导致超离子扩散的主要原因。综上所述,促使锂离子占据高能位点或许是实现快离子输运的有效方法,而这也为开发高性能锂离子电池提供了一条新的有益途径。