解码局部浓缩离子液体电解质中的溶剂驱动溶剂化动力学

《The Journal of Physical Chemistry C》：Decoding Diluent-Driven Solvation Dynamics in Locally Concentrated Ionic Liquid Electrolytes

本研究通过分子动力学和密度泛函理论计算，揭示了稀释剂浓度及LiPF6添加对局部浓离子液体电解质中锂离子溶剂化结构和传输性能的影响，表明TTE稀释剂可优化锂盐-阴离子相互作用，提升离子电导率及扩散系数，为下一代锂离子电池电解质设计提供理论依据。

　　

锂盐与阴离子之间的相互作用对局部浓缩的离子液体电解质（LCILEs）的电化学和物理化学性质有着关键影响，这类电解质是下一代锂离子电池的有希望的材料。在这里，我们研究了不同稀释剂浓度如何调节LCILEs中的锂-阴离子相互作用、离子动力学以及传输性能。通过结合分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算，我们发现使用1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）作为稀释剂时，虽然对溶剂化结构的影响很小，但能有效减弱Li⁺与阴离子之间的相互作用并促进离子解离。调整锂盐与离子液体（IL）的比例会改变双（氟磺酰）亚胺阴离子（FSI^–）的配位环境，并减少锂溶剂化壳层中吡咯里丁inium阳离子的存在。除了溶剂化效应之外，我们还进一步证明了引入六氟磷酸锂（LiPF₆）可以增强离子导电性并提高锂离子的扩散系数。通过系统地探讨稀释剂浓度和离子添加剂的影响，我们的理论框架为电解质组成如何影响锂离子迁移率和界面稳定性提供了分子层面的见解，这些都是设计高性能电解质以用于下一代储能系统的关键因素。