從介觀角度研究了鋰離子在有機(jī)電解液鋰空氣電池隔膜中的傳質(zhì)特性。采用耗散粒子動(dòng)力學(xué)DPD模擬方法,使用分子模擬軟件Materials Studio構(gòu)建了全氟磺酸鋰（PFSA-Li）離子交換膜、有機(jī)溶劑乙二醇二甲醚（DME）與六氟磷酸鋰（LiPF6）的粗�；Ｐ汀７治隽薖FSA-Li膜中鋰離子通道的三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),研究了溫度、有機(jī)液體含量和鋰鹽濃度對(duì)PFSA-Li膜中鋰離子擴(kuò)散行為的影響。當(dāng)PFSA-Li膜內(nèi)有機(jī)液體含量達(dá)到一定程度時(shí),離子團(tuán)簇相互連接,最終形成貫穿膜的連續(xù)海綿狀通道;升高溫度、增加有機(jī)液體含量有利于鋰離子在PFSA-Li膜中的擴(kuò)散;當(dāng)鋰鹽濃度為1mol/L時(shí),鋰離子擴(kuò)散效果最佳。研究成果為有機(jī)電解液鋰空氣電池性能的提升提供了重要依據(jù)。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020年10期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

PFSA-Li粗粒化結(jié)構(gòu)

圖2為馳豫過程中的溫度和能量隨時(shí)間的變化曲線。由圖可見，馳豫過程開始時(shí)，溫度和能量急劇下降，經(jīng)過一段時(shí)間后，溫度在設(shè)定值上下浮動(dòng)，能量逐漸減小且最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)，說明此時(shí)系統(tǒng)整體處于平衡狀態(tài)。只有當(dāng)系統(tǒng)整體處于平衡狀態(tài)時(shí)，才可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。2.3 擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算

圖3為PFSA-Li膜中鋰離子通道的三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，其中黑色部分為通道的外表面，灰色部分為通道的內(nèi)表面。當(dāng)PFSA-Li膜內(nèi)不包含有機(jī)液體時(shí)（λ=0），磺酸基團(tuán)均勻的分布在碳氟主鏈區(qū)域中。當(dāng)λ較低時(shí)，有機(jī)液體與磺酸基團(tuán)在PFSA-Li膜中會(huì)形成相互隔離的離子團(tuán)簇，鑲嵌在碳氟主鏈之中。隨著膜中有機(jī)液體含量的增加，相鄰的離子團(tuán)簇便會(huì)相互連通，最終形成貫穿膜的連續(xù)海綿狀通道。鋰離子便會(huì)通過海綿狀通道籍由離子團(tuán)簇在膜中進(jìn)行傳遞，通道越大，鋰離子的擴(kuò)散速率越快。圖4為溫度為298K，有機(jī)液體含量λ=9，鋰鹽濃度1mol/L時(shí)，鋰離子在PFSA-Li聚合物電解質(zhì)膜中的徑向分布函數(shù)曲線圖。從圖中可以看出，徑向分布函數(shù)在0.74nm處達(dá)到最高峰，最終趨于1，說明磺酸基周圍配位的鋰離子大部分分布在距磺酸基0.74nm處，即在該范圍內(nèi)，易聚集在一起形成團(tuán)簇。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋰離子電池用聚合物電解質(zhì)應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 王占良.天津大學(xué) 2003

碩士論文
[1]導(dǎo)鋰聚合物電解質(zhì)膜的制備及應(yīng)用[D]. 麻微.上海交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2917761