基于金屬離子的有機電解質的基本特性分子動力學模擬研究.pdf

1、能源是人類生存和社會發(fā)展的基礎，是全世界經濟和社會發(fā)展的重要物質基礎和支撐。在傳統(tǒng)不可再生化石能源日趨枯竭的今天，隨著諸如風能、太陽能等可再生清潔能源以及新能源汽車等對新型儲能裝置的需求，超級電容器的開發(fā)變得越發(fā)重要。運用分子動力學模擬的方法，本文深入研究了微納米尺度下的超級電容器中基于金屬離子的有機電解液的基本特性，并對碳基超級電容器中的正負電極電容不平衡現(xiàn)象進行了深入的理解和闡釋。
　　本文首先分別模擬了0.1-1.5 mol

2、/L濃度下以乙腈（AN）和碳酸丙烯酯（PC）為溶液，以[Li][PF6]、[Na][PF6]、[K][PF6]和[TEA][BF4]為電解質鹽的多個體系。之后采用自主開發(fā)的后處理程序，針對模擬穩(wěn)定后的軌跡文件進行后處理分析，得到了諸如徑向分布函數(shù)（RDF）、擴散系數(shù)以及溶劑化離子的脫溶劑化能量等描述離子溶劑化尺寸、擴散等相關重要基本特性的結果。除此之外，針對碳基超級電容器中的正負電極電容不平衡現(xiàn)象，運用上述部分模擬結果，與實驗相結合，從

3、電解質中溶劑化離子的尺寸、擴散和脫溶劑化三個方面著手，深入比較了[Li][PF6]/PC和[TEA][BF4]/PC兩種有機電解質的不同表現(xiàn)，詳細闡釋了超級電容器中的正負電極電容不平衡現(xiàn)象的內在機理。
　　本文的研究，得到金屬離子有機電解液中實驗很難測量的諸如離子溶劑化半徑、擴散系數(shù)、脫溶劑化能量等重要基本特性，拓展了基于金屬離子的AN和PC有機電解液的相關研究。同時揭示了碳基超級電容器中平衡正負電極電容不平衡現(xiàn)象的內在機理，為平