Nonaqueous polyelectrolyte solution

Nonaqueous polyelectrolyte solutions have been recently proposed as high Li+ transference number electrolytes for lithium ion batteries. However, the atomistic phenomena governing ion diffusion and migration in polyelectrolytes are poorly understood, particularly in nonaqueous solvents. Here, the structural and transport properties of a model polyelectrolyte solution, poly(allyl glycidyl ether-lithium sulfonate) in dimethyl sulfoxide, are studied using all-atom molecular dynamics simulations. We find that the static structural analysis of Li+ ion pairing is insufficient to fully explain the overall conductivity trend, necessitating a dynamic analysis of the diffusion mechanism, in which we observe a shift from largely vehicular transport to more structural diffusion as the Li+ concentration increases. Furthermore, we demonstrate that despite the significantly higher diffusion coefficient of the lithium ion, the negatively charged polyion is responsible for the majority of the solution conductivity at all concentrations, corresponding to Li+ transference numbers much lower than previously estimated experimentally. We quantify the ion−ion correlations unique to polyelectrolyte systems that are responsible for this surprising behavior. These results highlight the need to reconsider the approximations typically made for transport in polyelectrolyte solutions.

Results (Thai) 1:

โซลูชั่น Polyelectrolyte Nonaqueous ได้รับการเสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้สูง Li + อิเล็กโทรหมายเลขโอนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์ละอองปกครองไอออน di ff usion และการย้ายถิ่นใน polyelectrolytes จะเข้าใจได้ไม่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวทำละลาย nonaqueous ที่นี่มีโครงสร้างและการขนส่งคุณสมบัติของการแก้ปัญหารูปแบบ Polyelectrolyte โพลี (แอลลีอีเทอร์ไกลซิดิลลิเธียมซัลโฟเนต) ใน sulfoxide dimethyl, มีการศึกษาโดยใช้ทุกอะตอมโมเลกุลไดนามิกจำลอง เรา Fi ครั้งว่าการวิเคราะห์โครงสร้างคงที่ของหลี่ + ไอออนจับคู่ INSU FFI ประสิทธิภาพในการรองรับการอธิบายแนวโน้มการนำโดยรวมทั้งนี้การวิเคราะห์แบบไดนามิกของดิ ff usion กลไกซึ่งเราสังเกตการเปลี่ยนแปลงจากการขนส่งยานพาหนะส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างมากขึ้น usion di ff เป็น Li + ความเข้มข้นเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ เราแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีนัยสำคัญอย่างมีสูง di ff usion coe FFI ประสิทธิภาพของลิเธียมไอออนที่มีประจุลบ polyion เป็นผู้รับผิดชอบสำหรับส่วนใหญ่ของการนำวิธีการแก้ที่ความเข้มข้นทั้งหมดสอดคล้องกับตัวเลขการโอนลี่ + ต่ำกว่าที่คาดไว้ก่อนหน้านี้การทดลอง เราปริมาณสัมพันธ์ไอออนไอออนที่ไม่ซ้ำกันกับระบบ Polyelectrolyte ที่มีความรับผิดชอบสำหรับพฤติกรรมที่น่าแปลกใจ ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นถึงความจำเป็นในการพิจารณาประมาณที่ทำโดยทั่วไปสำหรับการขนส่งในการแก้ปัญหา Polyelectrolyte เราปริมาณสัมพันธ์ไอออนไอออนที่ไม่ซ้ำกันกับระบบ Polyelectrolyte ที่มีความรับผิดชอบสำหรับพฤติกรรมที่น่าแปลกใจ ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นถึงความจำเป็นในการพิจารณาประมาณที่ทำโดยทั่วไปสำหรับการขนส่งในการแก้ปัญหา Polyelectrolyte เราปริมาณสัมพันธ์ไอออนไอออนที่ไม่ซ้ำกันกับระบบ Polyelectrolyte ที่มีความรับผิดชอบสำหรับพฤติกรรมที่น่าแปลกใจ ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นถึงความจำเป็นในการพิจารณาประมาณที่ทำโดยทั่วไปสำหรับการขนส่งในการแก้ปัญหา Polyelectrolyte

Results (Thai) 2:

โซลูชั่นส์ที่ไม่มีสารละลายได้รับการเสนอเมื่อเร็วๆนี้เป็นอิเล็กโทรไลต์หมายเลข Li + การตัดทอนสูงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์ที่มีการควบคุมการแพร่กระจายไอออนและการโยกย้ายใน polyelectrolytes โทรไลต์จะไม่เข้าใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ ที่นี่, คุณสมบัติโครงสร้างและการขนส่งของรูปแบบการแก้ปัญหา polyelectrolyte โทรไลต์โพลี (allyl glycidyl อีเทอร์-ลิเธียม sulfonate) ใน dimethyl sulfonate, มีการศึกษาโดยใช้ทั้งหมดอะตอมแบบจำลองของพลวัตโมเลกุล. เราพบว่าการวิเคราะห์โครงสร้างแบบคงที่ของการจับคู่ไอออน Li + ไม่เพียงพอที่จะอธิบายแนวโน้มการนำไฟฟ้าโดยรวมจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์แบบไดนามิกของกลไกการแพร่กระจายซึ่งเราสังเกตการเปลี่ยนแปลงจากส่วนใหญ่ยานพาหนะการขนส่งไปยังโครงสร้างมากขึ้น การแพร่กระจายเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของ Li + นอกจากนี้เราแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของลิเธียมไอออน, polyion ที่มีค่าใช้จ่ายในเชิงลบเป็นผู้รับผิดชอบส่วนใหญ่ของการนำสารละลายที่มีความเข้มข้นทั้งหมดที่สอดคล้องกับการลงตัวของ Li + ตัวเลขที่ต่ำกว่า experimentally ที่ประมาณไว้ก่อนหน้านี้ เราวัดความสัมพันธ์ไอออน-ไอออนที่ไม่ซ้ำกันกับระบบ polyelectrolyte โทรไลต์ที่มีความรับผิดชอบสำหรับพฤติกรรมที่น่าแปลกใจนี้. ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นความจำเป็นในการพิจารณาค่าประมาณที่มักจะทำสำหรับการขนส่งในการแก้ปัญหา

Results (Thai) 3:

โซลูชั่นที่ไม่ใช่น้ำอิเล็กโทรไลต์เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่มีอัตราการถ่ายโอนสูงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆนี้ อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์ของอะตอมที่ควบคุมการแพร่กระจายและการย้ายถิ่นของไอออนในพอลิอิเล็กโทรไลต์เป็นที่รู้จักกันเพียงเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ โครงสร้างและการขนส่งคุณสมบัติของพอลิอิเล็กโทรไลต์แบบลิเธียมซัลโฟเนตในไดเมทิลซัลโฟนได้ศึกษาโดยวิธีพลศาสตร์โมเลกุลอะตอมทั้งหมด เราพบว่าการวิเคราะห์โครงสร้างแบบคงที่ของคู่ลิเธียมไอออนไม่เพียงพอที่จะอธิบายแนวโน้มของการนำไฟฟ้าทั้งหมดดังนั้นการวิเคราะห์แบบไดนามิกของกลไกการแพร่กระจายเป็นสิ่งจำเป็น นอกจากนี้เรายังพบว่าแม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนลิเธียมเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในความเข้มข้นทั้งหมดประจุลบไอออนมีบทบาทสำคัญในการนำโซลูชั่น เราวัดไอออนที่เกี่ยวข้องกับระบบพอลิอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นสาเหตุของพฤติกรรมที่น่าทึ่งนี้ ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นความจำเป็นของการพิจารณาค่าโดยประมาณของการส่งผ่านในสารละลายโพลิอิเล็กโทรไลต์