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时间:2020-03-26
《Li-KCl熔融界面上离子扩散的分子动力学研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第4期化学研究与应用VoI.24.N0.42012s芊.4RChemicalResearchandApplicationApr.,2012文章编号:1004.1656(2012)0443546-06Li—KC1熔融界面上离子扩散的分子动力学研究段晓惠h,李剑锋,祝文军,谭学蓉(1.西南科技大学材料科学与工程学院,四』lf绵阳621010;2.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)摘要:采用分子动力学(MD)方法研究了熔融I(电极)一KC1(电解质)界面上离子的扩散行为。熔融界面上离子的扩散动力学通过离子质心的均方位移(MSD)和速度自相关函数
2、(VACF)进行研究,扩散系数由MSD(£)函数线性区间的斜率和VACF(t)函数积分得到。模拟结果表明,在熔融的Li—KCI界面上,I』i离子在浓度梯度的驱动下穿过界面发生定向迁移,导致双电层的形成和外电路上电流的输出。“离子的扩散系数比K’和C1一离子的大7~8倍,说明在界面上Li离子是主要的载荷子,热电池的电荷传输机制主要与Li离子的扩散运动有关。由Nemst—Einstein公式对电导率进行估算,由扩散到KC1层中的Lj’离子产生的电导率约为0.4S·cm~,对应的电流密度估算值为3.27x10’A·am~。关键词:热电池;分子动力学;IA—KC1界面;MSD
3、;VACF;扩散系数D;电导率仃中图分类号:0647文献标识码:AInvestigationofionicdifusiononmoltenLi-KCIinterfacebymoleculardynamicsmethodDUANXiaohuih,LIJian—feng,ZHUWen-jun。,TanXue.rong(1.SchoolofmaterialsscienceandEngineering,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;2.InstituteofFluidPhysics
4、,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)Abstract:Moleculardynamics(MD)simulationsareusedtostudytheionicdifusionbehavioronthemoltenLi(electrode)一KC1(e.1ectrolyte)interface.Thedynamicsoftheionicdifusiononthemolteninterfaceisinvestigatedbythemean—squaredisplacement(MSD)andth
5、evelocityautoeorrelationfunction(VACF)forthecenterofmas,softheion.ThediffusioncoeficientiSestimatedfromthelinearslopeofMSD(‘)andfromtheintegraloftheVACF(t)functions.ThesimulationresultsindicatethatLiionstakeplacedirectionaltransportthroughthemoltenLi—KC1interfacedrivenbytheconcentration
6、gradient,resultingintheformationofelectricaldoublelayerandtheOUtputofcurrentinexternalcircuit.ThedifusionCOefficientoftheLiionsiS7~8times1argerthanthoseofKandC1一ions.ThismeansthattheLiion8arethemainchargecarriersonthemoltenelectrodeLi.electrolyteKClinterfaee.andthemechanismofthechargetr
7、ansportinthethermalbatteryiSmainlyrelatedtothediflusionbehavioroftheLi’iORS.TheelectricalconductivityiScalculatedfromtheNernst.Einsteinformula.Theelectrica1conductivityresultedfromtheLi’iOUSdifusingintotheKCIiayeriscalculatedtobeapproximately0.4S·cm~.andtheestimatedvalueoftheco
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