维度网讯，由韩国西江大学化学系Bong June Sung教授与日本自然科学研究机构（NINS）分子科学研究所（IMS）暨综合研究大学院大学（SOKENDAI）的Shinji Saito教授领导的国际研究团队，从分子层面揭示了锂离子在有机离子塑料晶体（OIPCs）中的运动机理，这类材料被视为下一代电池的固态电解质。

在OIPCs中，材料虽为固态，但其内部的分子和离子会在原位持续旋转。此前，学术界普遍认为“水车叶片机制”——即这种旋转运动会像水车叶片一样推动锂离子前进——在离子传导中占据主导地位。在此次研究中，研究人员利用超级计算机进行分子动力学模拟，并结合能够精确捕捉单次离子跳跃的跳跃函数分析，从理论层面对该假设进行了重新验证。研究结果表明，锂离子的运动并非直接由周围分子的旋转驱动，而是源于周围阴离子所形成的离子笼发生协同重排。研究团队通过理论证实，当围绕某一锂离子的阴离子数量暂时减少，即离子笼“打开”时，锂离子的运动会显著增强。

目前，广泛应用于智能手机和电动汽车的锂离子电池多采用液态电解质。然而，液态电解质具有易燃性，存在引发火灾或爆炸的风险。为解决这一安全性问题，高安全性的固态电解质正在被作为有前景的替代方案进行研究。

在这些替代材料中，有机离子塑料晶体（OIPCs）作为一种“软固体”引起了关注。尽管其自身为固态，但内部的分子和离子能够原位活跃旋转，这种分子运动具有促进固态中离子迁移的潜力。因此，OIPCs被视为有望兼具高安全性和高离子电导率的电解质材料。

在锂离子电池中，充放电过程依赖锂离子在电解质内部的移动来实现。因此，在开发包括OIPCs在内的固态电解质时，理解锂离子在其中的移动方式与速度，对于开发下一代高性能且安全的电池材料至关重要。

迄今为止，关于OIPCs中的离子传导，主要解释是“水车叶片机制”。该理论认为，周围大分子和离子的旋转运动像水车叶片一样，将锂离子推向下一个位置。然而，单个锂离子实际移动的时间、地点和具体方式在此之前尚未完全阐明。