Rivisitazione LiClO4 come elettrolito per batterie Li-ion batteria: Effetto del comportamento di aggregazione in ion-associazione dinamica e la conduttanza

Una miscela di 0,5 M LiClO4 in 80% tetramethylsulfone (TMS) e il 20% di carbonato di propilene (PC) è stato studiato attraverso le classiche simulazioni di dinamica molecolare per comprendere le proprietà che potrebbe rendere questo un possibile candidato per una migliore elettrolito per batterie agli ioni di litio. L’analisi strutturale attraverso la funzione di distribuzione radiale (RDF) rivela le forti interazioni tra Li+ e ClO4− ioni, che aumentano con l’aumento della temperatura. L’interazione tra il catione e le molecole di solvente è risultata più debole delle interazioni catione-anione. Tuttavia, con un aumento della temperatura, le interazioni catione-TMS diminuiscono mentre aumentano le interazioni catione-PC. Ci sono picchi prominenti e acuti in RDF, che indicano un carattere aggregante degli ioni nel sistema con effetti pronunciati nelle proprietà di trasporto. L’aumento della temperatura suggerisce una formazione più rapida di questi aggregati. Gli ioni in questo sistema mostrano un moderato trasporto ionico e conduttività ionica. I risultati teorici ottenuti sono stati confrontati con i dati sperimentali alla temperatura riportata. Il valore della conducibilità correlata (0,24 mS cm-1) è in buon accordo con i risultati sperimentali (0,21 mS cm−1) di 0,5 M LiClO4 in PC. Le conduttività ioniche sono state calcolate per le varie temperature; aumenta con l’aumento della temperatura. La conduttività calcolata con entrambi i metodi mostra il comportamento di Arrhenius; viene anche discussa l’energia di attivazione per la conduzione ionica. Dai calcoli dielettrici, si osserva che la costante dielettrica di TMS diminuisce con un aumento della temperatura; questa è la ragione per l’aumento del carattere aggregante delle entità all’aumentare della temperatura. Il modello utilizzato in questo studio ha anche fornito valori per la costante dielettrica che non si discostava molto dai risultati sperimentali. Comprendendo questa caratteristica, proponiamo anche la concentrazione di elettrolita che mostra una maggiore conduttività modificando le proporzioni TMS-PC nella miscela.

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