氟化锂离子电池电解液微异质结构与离子配对热力学机制研究

本研究通过经典分子动力学模拟，揭示了氟化电解液（TFPC/EMC溶剂中1 M LiPF6）在不同温度下的微观结构与传输特性。研究人员发现溶剂分离离子对（SSIPs）比接触离子对（CIPs）更稳定，并通过非高斯参数、离子电导率及平均力势（PMF）计算阐明了离子-溶剂相互作用机制，为高性能电解质设计提供了原子尺度理论基础。

　　

通过经典分子动力学模拟，研究团队系统分析了含三氟丙二醇碳酸酯（TFPC）和碳酸甲乙酯（EMC）溶剂的氟化电解质体系（1 M LiPF₆溶液）在不同温度下的结构与传输性质。采用径向分布函数（RDF）、配位数（CN）和空间分布函数（SDF）进行结构解析，定量揭示了离子-离子及离子-溶剂间的相互作用机制。离子簇分析表明溶液中存在多种微观结构，其中通过平均力势（PMF）计算证实溶剂分离离子对（SSIPs）比接触离子对（CIPs）具有更高热力学稳定性。

研究通过非高斯参数量化了动力学异质性，利用电流自相关函数计算离子电导率并与实验数据对比验证。通过分析离子笼寿命与弛豫时间，明确了不同温度下锂离子与EMC溶剂间的相互作用最为持久。结果表明电导率与离子缔合寿命存在显著相关性，该发现为理解离子传输机制及溶剂化结构的原子尺度特征提供了重要理论依据。