驱动单离子导电聚合物电解质在基电池中的性能的分子机制
Linquan Gong1,2, Siddharth Gadkari2, Yong Pan1
1Jiangsu Key Laboratory of Hazardous Chemicals Safety and Control, College of Safety Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China.
乙烯碳酸盐 (EC) 等增塑剂在单离子导电聚合物电解质 (SICPEs) 中增强了离子导电性. 这项研究表明,EC通过帮助离子运动和协调来提高导电性,这对于先进的电池设计至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 单离子导电聚合物电解质 (SICPE) 对下一代电池具有前景,提供安全性和能量密度.
- SICPE中的低离子导电性 (IC) 限制了它们的实际应用.
- 增塑剂可以增强IC,但它们的分子机制需要澄清.
研究的目的:
- 调查以乙烯碳酸盐 (EC) 作为增塑剂对改性聚乙烯二甲 (mPET) 基SICPE中的离子导电性的影响.
- 阐明EC对离子导电性的影响背后的分子机制.
主要方法:
- 用原子分子动力学模拟来建模SICPE系统.
- 模拟分析了不同EC度 (重量%) 对离子导电性的影响.
- 研究了离子协调环境和扩散动态.
主要成果:
- 模拟的IC值与实验数据密切匹配.
- 离子导电性显示出与EC度的趋势,在EC度50重%时有显著的转变.
- 增强的IC与增加的EC扩散和优先的离子协调与EC的氧原子相关.
结论:
- 乙烯碳酸盐通过促进离子运输和改变离子周围的局部协调环境来增强基于mPET的SICPE中的离子导电性.
- 在50 wt % EC时观察到的IC过渡是由离子氧气协调球的变化解释的.
- 结果为设计改进的SICPE提供了分子层面的见解,用于离子电池的可塑化剂.
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