通过远程静电学和配置组合预测电解质再氧化潜在趋势:MD和QM/MM模拟的见解
Khorsed Alam1, Shubham Patel1,2, Amreen Bano1,3
1Department of Chemistry, Israel National Institute of Energy Storage (INIES) and Institute for Nanotechnology & Advanced Materials, Bar-Ilan University, Ramat-Gan 5290002, Israel.
准确预测电解质稳定性需要考虑溶解和分子配置. 这种结合量子和分子力学方法改善了先进电池的电化学窗口预测.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 电解质稳定性对于先进的能量存储至关重要,特别是对于和离子电池.
- 氧化还原潜能决定了电化学窗口,但准确计算它们,特别是远程静电学,是具有挑战性的.
- 现有的溶解方案在电解质系统应用方面存在局限性.
研究的目的:
- 开发和验证用于估计电解质电化学稳定性的综合计算方法.
- 准确预测电解质材料的氧化还原潜力和电化学窗口.
- 调查溶解和配置集团对计算属性的影响.
主要方法:
- 结合经典分子动力学 (MD) 模拟和量子力学-分子力学 (QM/MM) 计算.
- MD模拟生成了集成平均化代表性解决方案配置.
- QM/MM计算确定了边界轨道能量 (HOMO,LUMO) 和垂直电离潜力 (IP) 和电子亲和力 (EA).
主要成果:
- 包括多个溶解和对配置组合的平均值对于准确的边界轨道计算至关重要.
- 综合方法成功计算了普通电池电解质的氧化和还原稳定性趋势.
- 计算结果与实验线性扫描电压测量数据有很好的一致性.
结论:
- 精确预测电解质的电化学稳定性需要考虑远程静电效应和配置组合.
- 氧化/减氧物种的结构放松显著影响了氧化还原潜力的预测,挑战了简单的HOMO-LUMO相关性.
- 开发的QM/MM框架为评估储能应用中的电解质稳定性提供了可靠的方法.
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