材料基因组是一种通过融合高通量计算、高通量实验、材料数据库等三大要素高效地推动新材料研发的新理念、新方法。基于材料基因组的数据驱动模式代表了材料研发的新范式。在锂电池领域,无机固态电解质由于较高的安全性而受到了广泛的关注。然而,较低的离子电导率限制了它的发展和应用。理解离子传导机制并挖掘影响离子传导快慢的原因及因素,有助于合理有效地发现、设计高离子电导率的无机固态电解质材料。鉴于此,本论文基于材料基因组的思想,结合统计分析和机器学习的方法,对无机固态电解质材料离子传导问题进行了系统的定性和定量研究。主要围绕离子传导相关的描述符等数据的产生、“描述符-离子传导性能”之间的关系分析展开。本论文主要研究内容与结果如下:1.从动静结合的角度系统地分析了影响离子传导的可能性因素。通过整合无机固态电解质中离子传导有关的理论、经验知识和设计规则等,从动静结合的角度系统地分析了离子传导相关的因素。主要涉及三个维度(晶体结构、能量、传导动力学),六个层面(离子的特性、离子的空间排列特点、缺陷和离子传导机制、离子势能变化、晶格动力学、旋转动力学),并且以体积效应和明伦(paddle-wheel)效应分别作为静、动态因素分析的代表进行实例研究。通过α-Li₂SO₄基和α-Na₃PO₄基无机塑晶电解质以及Li₁₀MP₂S₁₂(M=Si,Ge,Se)电解质的相结构演变和离子电导率的实验以及计算结果,揭示了聚阴离子的旋转运动作用(即明伦效应)受到了抑制是较大尺寸的聚阴离子替换虽然扩展了骨架晶格却增大了激活能、降低了体系的离子电导率的原因。结果表明,为了研发高离子电导率的无机固态电解质材料,需要在增强体积效应的同时促进聚阴离子的明伦效应,证实了动静结合分析影响离子传导因素的重要性和必要性。2.提出了一种通用的分层编码晶体结构基(HECS)描述符。基于离子传导相关因素的分析,通过整合全局及局域离子传导环境对离子传导快慢的影响,构建了一套通用的分层编码晶体结构基(HECS)描述符,包含组成、结构、传导通道、离子分布、特殊离子五个方面。以立方相锂-硫银锗矿型电解质材料作为模型体系进行实例研究,建立了32个HECS描述符,并借助偏相关分析方法推断各描述符与激活能之间的因果关系。结果表明,小尺寸的阴离子替换有利于立方相锂-硫银锗矿中锂离子的传导,这是由受阴离子位置无序控制的晶格空间、瓶颈尺寸等相互竞争作用所致。藉此在已有立方相锂-硫银锗矿型电解质材料基础上,预测出潜在的高离子传导性能的无机固态电解质的优化成分范围:Li_6-xPS_5-xCl_1+x(06+xPS_5+xBr_1-x(06PS₅Cl_0.5+xBr_0.5-x(06+xPS_5+xBr_0.75I_0.25-x(06PS₅Br_0.75+xI_0.25-x(05.5PS_4.5Cl_1.5(Li_6-xPS_5-xCl_1+x,x=0.5)已被实验证实为具有应用前景的无机固态电解质材料,其室温电导率达9.4m S/cm,比相同加工条件下制备的Li₆PS₅Cl高约4倍,且激活能仅0.29 e V;烧结导致更高的电导率(12±0.2 m S/cm),可与Li₁₀Ge P₂S₁₂相媲美,但Li_5.5PS_4.5Cl_1.5更为便宜。3.建立了一个通用的基于HECS描述符的机器学习预测无机固态电解质材料激活能的框架。基于该框架,以立方相锂-硫银锗矿型电解质材料作为模型体系进行实例研究,采用偏最小二乘方法(PLS)建立了高性能的(训练集:R²,88.7%;RMSE,0.02e V;测试集:R²,82.0%;RMSE,0.02e V)预测激活能的模型。变量投影重要性(VIP)分析表明了全局及局域离子传导环境对激活能的联合作用,其中平均阴离子尺寸以及与阴离子位置无序密切相关的结构的改变对激活能值的贡献尤为突出,这一发现有助于进一步指导发现或设计新的无机固态电解质材料。同时,对该模型进行的知识提取表明,可以通过增大瓶颈尺寸、引发阴离子位置无序、激活离子协同迁移等优化和设计出具有高离子传导性能的新的无机固态电解质材料,如Li_6-xPS_5-xCl_1+x(E_a6+xPS_5+xBr_1-x(E_a6+xPS_5+xBr_0.25I_0.75-x(E_a6+(5-n)yP_1-yN_yS₅I(E_a6+(5-n)yAs_1-yN_yS₅I(E_a6+(5-n)yAs_1-yN_ySe₅I(E_a<0.450 e V)等。