利用经典分子动力学模拟理解高浓度盐电解质中的离子配对及其对非水 Li-O$_2$ 电池的意义
化学物理
2018-04-10 v1
摘要
精确理解溶剂化对于合理寻找和设计能满足锂离子及后锂离子电池性能需求的电解质至关重要。在 Li-O 电池的语境下，离子配对通过溶液介导的放电机制决定电池容量，且不严重损害电解质稳定性。我们认为，基于第一溶剂化层中反离子配位数的模型不足以描述离子配对的程度，尤其在较高盐浓度下，且常与实验观测不一致。在本研究中，我们使用经典分子动力学模拟，针对若干盐阴离子（NO、BF、CFSO、(CFSO)N）与非水溶剂（DMSO、DME、ACN、THF、DMA）组合，借助一种新的离子配对度量来增进对离子配对的理解。我们提出了一种度量，其在连续尺度上定义阳离子被其反离子和溶剂分子聚集的程度，其极限基于简单直观的电荷中性条件。利用这些度量，我们识别出的离子配对程度与实验溶剂化相图高度吻合，并进一步讨论了其在理解常用盐与溶剂给电子性度量（如 Gutmann 给体数）方面的效用。
引用
@article{arxiv.1801.09130,
title = {Understanding Ion Pairing in High Salt Concentration Electrolytes using Classical Molecular Dynamics Simulations and its Implications for Nonaqueous Li-O$_2$ Batteries},
author = {Abhishek Khetan and Hamid Arjmandi and Vikram Pande and Heinz Pitsch and Venkatasubramanian Viswanathan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.09130},
year = {2018}
}
备注
26 pages, 8 figures, 26 pages of supporting information