Revisión de LiClO4 como electrolito para batería de iones de litio: Efecto del comportamiento de agregación en la dinámica de emparejamiento de iones y conductancia

Se investigó una mezcla de 0,5 M de LiClO4 en tetrametilsulfona (TMS) al 80% y carbonato de propileno (PC) al 20% a través de simulaciones clásicas de dinámica molecular para comprender las propiedades que podrían hacer que esto candidato a un mejor electrolito para batería de iones de litio. El análisis estructural a través de la función de distribución radial (RDF) revela las fuertes interacciones entre los iones Li+ y ClO4, que aumentan con el aumento de la temperatura. La interacción entre el catión y las moléculas de disolvente es más débil que las interacciones catión-anión. Sin embargo, con un aumento de la temperatura, las interacciones catión-TMS disminuyen mientras que las interacciones catión-PC aumentan. Hay picos prominentes y agudos en los RDF, que indican un carácter de agregación de los iones en el sistema con efectos pronunciados en las propiedades de transporte. El aumento de la temperatura sugiere una formación más rápida de estos agregados. Los iones de este sistema muestran un transporte iónico moderado y conductividad iónica. Los resultados teóricos obtenidos se compararon con los datos experimentales a la temperatura reportada. El valor de conductividad correlacionada (0,24 mS cm-1) concuerda con los resultados experimentales (0,21 mS cm−1) de 0,5 M de LiClO4 en PC. Las conductividades iónicas se calcularon para las diversas temperaturas; aumenta con el aumento de la temperatura. La conductividad calculada por ambos métodos muestra el comportamiento de Arrhenius; también se discute la energía de activación para la conducción iónica. A partir de los cálculos dieléctricos, se observa que la constante dieléctrica de TMS disminuye con un aumento de la temperatura; esta es la razón del aumento del carácter de agregación de las entidades a medida que aumenta la temperatura. El modelo utilizado en este estudio también proporcionó valores para la constante dieléctrica que no se desviaron mucho de los resultados experimentales. Entendiendo esta característica, también proponemos la concentración de electrolito que muestra una conductividad mejorada al cambiar las proporciones TMS-PC en la mezcla.

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