通过盐含量与阴离子不对称性调控离子液体电解质中的 Li+ 传输：基于分子动力学模拟的机理理解
化学物理
2022-03-23 v1
摘要
在这项工作中，我们报道了基于对称双(三氟甲基磺酰)亚胺（TFSI−）阴离子或其不对称类似物 2,2,2-三氟甲基磺酰-N-氰基酰胺（TFSAM−）的锂盐-离子液体电解质（ILEs）的分子动力学模拟结果。将锂的配位环境与阴离子平均停留时间和扩散常数相关联，证实了近期实验中观察到的 TFSAM− 基 ILEs 的显著传输行为：随着盐掺杂增加，锂离子必须竞争更具吸引力的氰基而非氧配位，并出现碎片化的溶剂化几何构型景观，其中锂似乎结合得更弱。我们提出了一种新颖但统计上简便的方法，来量化锂及其溶剂化壳层动态耦合的程度。借助锂耦合因子（LCF），我们证明壳层阴离子并不构成稳定的锂载体，这表明对于该电解质材料，通常所称的“载体式”锂传输机制更恰当地可被视为锂及其邻域的相关流动式运动。我们的分析阐明了锂与壳层动力学随盐含量增高而逐渐解耦的两个独立原因：一方面，锂之间阴离子共享的增加限制了单个锂-阴离子对可实现的 LCF。另一方面，更弱的结合构型自然导致锂-阴离子复合物的动态稳定性较低，这对于含 TFSAM− 的 ILEs 尤为相关。
引用
@article{arxiv.2110.11278,
title = {Controlling $\text{Li}^+$ transport in ionic liquid electrolytes through salt content and anion asymmetry: A mechanistic understanding gained from molecular dynamics simulations},
author = {Alina Wettstein and Diddo Diddens and Andreas Heuer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11278},
year = {2022}
}
备注
Main manuscript: 13 pages, 10 Figures and 2 Schemes; Supplementary Information: 52 pages and 32 Figures