密度泛函理論在離子液體電解液研究中有哪些應(yīng)用？

2024-09-16 13:59:34 sh默尼 6

密度泛函理論(DFT)在離子液體電解液研究中有著廣泛地應(yīng)用，通過計(jì)算離子-離子相互作用能、體系總能量等可確定體系中各原子的電荷分布，預(yù)測分子結(jié)構(gòu)、分子反應(yīng)行為，分析活性物質(zhì)之間的相互作用，進(jìn)一步探究電極材料的弛豫結(jié)構(gòu)、嵌鋰電位、遷移路徑、活化能、能帶，闡明電池電壓及充放電特性等性質(zhì)。當(dāng)前，國內(nèi)外已有多個(gè)團(tuán)隊(duì)利用DFT探究電池及電容器材料的相關(guān)機(jī)理并取得重大突破。

電解液的電子結(jié)構(gòu)和原子的化學(xué)環(huán)境是影響電池材料穩(wěn)定性、電子轉(zhuǎn)移和原子鍵合情況的關(guān)鍵因素。由于DFT計(jì)算是基于電荷密度，因此在計(jì)算過程中可有效獲得包含分子軌道、能帶、態(tài)密度以及電荷分布等的電子結(jié)構(gòu)信息。當(dāng)前，有關(guān)電解液的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算有大量的文獻(xiàn)報(bào)道。如圖所示[TFSI]^-中的電子電荷主要分布在4個(gè)電負(fù)性氧原子周圍并表明Li-(TFSI)₂的高穩(wěn)定性是由于Li⁺與[TFSI]^-中氧原子之間的強(qiáng)庫侖相互作用引起的。

眾所周知，電極/電解液界面的穩(wěn)定性與電解液電化學(xué)窗口息息相關(guān)，如果界面電解液組分的電化學(xué)窗口大于電池的工作電壓，則在電池充放電過程中不發(fā)生電化學(xué)分解，電極/電解液界面可以達(dá)到真正意義上的穩(wěn)定。綜上，DFT模擬主要基于電子層面對(duì)離子液體的性質(zhì)進(jìn)行分析，在模擬過程中通常結(jié)合其他模擬方法進(jìn)行綜合分析。

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標(biāo)簽: 離子液體離子液體電解液 1-乙基-3-甲基咪唑雙氟磺酰亞胺鹽

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