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锂盐基低共熔溶剂:玻璃形成与转动-平动耦合对离子电荷传输的重要性

软凝聚态物质 2022-06-13 v2 无序系统与神经网络 材料科学

摘要

锂盐基低共熔溶剂中唯一的阳离子为 Li+,是电池等电化学储能器件中电解质的理想候选。我们对三种此类体系进行了宽带介电谱测试,覆盖了从室温附近低黏度液体到接近玻璃化转变温度的玻璃态的宽广温度与动力学范围。我们检测到一个可归因于偶极重定向动力学的弛豫过程,并呈现出明显的玻璃化冻结特征。我们发现离子直流导电率的温度依赖关系及其室温值同样受这些体系的玻璃态动力学支配,例如取决于玻璃化转变温度与脆度。与先前研究的相应体系(含氯化胆碱而非锂盐)相比,由于玻璃化转变温度的变化以及锂离子更高的离子势,其重定向与离子动力学均显著减缓。这些锂基低共熔溶剂部分表现出偶极重定向与离子平动动力学的显著解耦,并近似遵循分数阶 Debye-Stokes-Einstein 关系,从而导致直流导电率增强,尤其在低温下。所呈现的结果清楚地揭示了这些体系的解耦效应与典型成玻璃特性对于具有技术相关性的室温导电率的重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2104.14604,
  title  = {Lithium-salt-based deep eutectic solvents: Importance of glass formation and rotation-translation coupling for the ionic charge transport},
  author = {A. Schulz and P. Lunkenheimer and A. Loidl},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2104.14604},
  year   = {2022}
}

备注

12 pages, 8 figures. Revised version as accepted for publication in J. Chem. Phys