盐-离子液体电解质双电层中的电场诱导缔合
化学物理
2026-05-20 v2 统计力学
摘要
由于其独特的性质组合，离子液体是一类用于储能应用的极具吸引力的电解质。将碱金属盐（如锂基或钠基盐）与具有相同阴离子的离子液体溶解，可产生本质上不对称的电解质，用于电池中，称为盐-离子液体。这些盐-离子液体在体相中已被充分研究，其中观察到由于带负电小团簇的形成，碱金属阳离子的迁移数为负。然而，这些盐-离子液体在带电界面处的性质却鲜少受到关注。在此，我们提出了盐-离子液体双电层（EDL）的理论，其中我们一致地考虑了离子热可逆缔合成Cayley树聚集体的过程。该理论预测，在负电压下，离子液体阳离子首先占据双电层，因为它们与阴离子的结合不紧密。然而，在足以破坏碱金属阳离子-阴离子缔合的较大负电压下，由于碱金属阳离子具有更高的电荷密度，这些离子液体阳离子被碱金属阳离子置换。在正电压下，我们发现盐-离子液体实际上在屏蔽电极电荷时变得更加缔合，这是由于形成了带负电的大聚集体。因此，与双电层中缔合的传统直觉相反，盐-离子液体在某些电场中似乎变得更加缔合。我们提出这些理论预测，以供分子动力学模拟和实验测量验证。
引用
@article{arxiv.2402.04039,
title = {Electric Field Induced Associations in the Double Layer of Salt-in-Ionic-Liquid Electrolytes},
author = {Daniel M. Markiewitz and Zachary A. H. Goodwin and Michael McEldrew and J. Pedro de Souza and Xuhui Zhang and Rosa M. Espinosa-Marzal and Martin Z. Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.04039},
year = {2026}
}