对锂电池隔膜纳米孔中阳离子溶剂化结构的模拟发表于J. Phys. Chem. B期刊
发布时间:2025-06-18 文章来源:赵丹阳
锂离子(Li+)溶剂化结构对锂离子电池(LIB)电解液中的离子传输与电化学反应起着关键作用。为探究锂离子的溶剂化结构及配位数,我们通过分子动力学模拟考察了力场参数的影响。在混合碳酸酯与六氟磷酸锂(LiPF6)的体系中,锂离子的总配位数主要取决于其非键合参数。碳酸酯部分电荷的极性显著影响锂离子溶剂化结构,降低部分电荷会促进离子缔合。通过模拟聚乙烯(PE)短链双层间碳酸酯电解液的溶剂化结构(作为隔膜纳米孔模型),令人惊奇地发现线性碳酸酯倾向于在PE表面聚集,从而提升离子浓度并增强离子团聚。实验测量证实,隔膜表面的纳米孔结构在电池循环过程中会发生收缩闭合,因此这种变化会如模拟所示进一步影响锂离子溶剂化结构,并最终改变锂离子电池的使用性能。这为理解电解质-隔膜相互作用对离子传输及电化学反应的影响提供了新的视角。
Zhao, D. Y.; Zhou, S. Y.; Huang, Y. F.; Huang, H. C.; Yang, H. L.; Liu, H.; Lin, H.; Zhong, G. J.*; Li, Z. M.* Simulation of the Cation Solvation Structure of the Electrolyte in Separator Nanopores of a Lithium Ion Battery. J. Phys. Chem. B 2025, 129 (26), 6721-6730. DOI: 10.1021/acs.jpcb.5c02193