从跳跃模型视角探索聚合物电解质中的非线性离子动力学
软凝聚态物质
2025-03-21 v1 化学物理
摘要
通过研究离子动力学对外加电场的非线性依赖关系，可以获得有关电解质中离子动力学本质的相关信息。本文使用分子动力学（MD）模拟研究聚合物电解质（即 PEO 与 Li-TFSI 盐的混合物）的电场效应，涵盖了不同的温度和盐含量。具体而言，分析了电场对电流以及平行和垂直于电场方向的扩散率的影响。本文论证了弱场区间的非线性效应提供了关于无序性质的信息。相比之下，高场区间的非线性效应则允许提取有效跳跃距离。这些距离与通过详细结构分析获得的典型最近邻长度标度高度吻合，且几乎不依赖于盐含量。此外，通过研究高场区间的温度依赖性，可以确定有效势垒高度，在该区间内有效势垒高度随电场增强而线性降低。通过线性外推估计的有效势垒消失现象，发生在 MD 模拟开始出现数值不稳定的电场附近。最后，通过与无序跳跃模型的解析已知解进行对比，进一步支持了上述解释。
引用
@article{arxiv.2503.16136,
title = {Exploring nonlinear ion dynamics in polymer electrolytes from the perspective of hopping models},
author = {Alina Wettstein and Diddo Diddens and Andreas Heuer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.16136},
year = {2025}
}
备注
Please note that the contents of this manuscript are a revised version of chapter 5 from Alina Wettstein's dissertation; this revised version is now refined with perspectives and contributions from co-authors