Development of a Polarizable Force Field for Molecular Dynamics Simulations of Lithium-Ion Battery Electrolytes: Sulfone-Based Solvents and Lithium Salts

分子动力学 环丁砜 锂(药物) 计算化学 电解质 范德瓦尔斯力 化学 离子 六氟磷酸盐 分子间力 物理化学 溶剂化 极化率 离子液体 力场(虚构) 溶剂 化学物理 热力学 有机化学 分子 内分泌学 人工智能 催化作用 物理 医学 计算机科学 电极
作者
Oleg N. Starovoytov
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:125 (40): 11242-11255 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.1c05744
摘要

A many-body polarizable force field (PFF) was developed for molecular dynamics (MD) simulations of sulfone-based solvents and lithium salts. Development of the polarizable force field included parameterization of atomic polarizabilities, electrostatic interactions, and van der Waals interactions of electrolyte components. 1λ6-thiolane-1,1-dione or sulfolane (SLF) compound was selected as one of the most appropriate solvents for high-voltage battery electrolytes. Atomic polarizabilities for the sulfolane solvent and lithium salts were obtained by means of a combination of quantum mechanics (QM) and molecular mechanics (MM) approaches using the isotropic atomic dipole polarizable (IADP) model. High-quality atomic polarizabilities were refined for 10 atomic types. Intermolecular interactions of Li+ ions with SLF were parameterized to reproduce the binding energies at the MP2/aug-cc-pvDZ level of theory in the gas phase. Intermolecular interactions of Li+ ions with polyatomic anions, such as nitrate [NO3]-, tetrafluoroborate [BF4]-, perchlorate [ClO4]-, hexafluorophosphate [PF6]-, bis(fluorosulfonyl)imide [FSI]-, and bis(trifluoromethylsulfonyl)imide [TFSI]-, were parameterized employing a similar methodology. A series of molecular dynamics simulations was performed for sulfolane-based electrolytes at several different lithium salt concentrations. Thermodynamic, structural, and transport properties were evaluated to validate the force field parameters against available simulation and experimental data. Transport properties of sulfolane were significantly improved as compared with those obtained from MD simulations using a nonpolarizable force field (NFF). A newly developed polarizable potential was shown to reproduce Li+ ion dynamics as a function of salt concentration. Faster diffusion of Li+ ions, among other electrolyte components, was obtained for high salt concentration electrolytes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
明月逐人归完成签到,获得积分10
2秒前
Aaron完成签到 ,获得积分10
3秒前
ChenCC发布了新的文献求助20
5秒前
金色琥珀完成签到,获得积分10
6秒前
maox1aoxin应助景佳采纳,获得20
9秒前
nana完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
搜集达人应助NZH采纳,获得10
11秒前
正在加载发布了新的文献求助10
14秒前
情怀应助突突突采纳,获得10
17秒前
18秒前
20秒前
21秒前
21秒前
26秒前
gougou发布了新的文献求助10
27秒前
Fury发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
重要友容完成签到,获得积分20
28秒前
Ava应助啾啾采纳,获得10
29秒前
31秒前
31秒前
小马甲应助老迟到的远侵采纳,获得10
33秒前
失眠亦凝发布了新的文献求助10
33秒前
33秒前
33秒前
34秒前
小蘑菇应助冷傲晓蓝采纳,获得10
34秒前
NZH发布了新的文献求助10
36秒前
Akim应助Fury采纳,获得10
37秒前
39秒前
hj发布了新的文献求助10
39秒前
wu完成签到 ,获得积分10
42秒前
Chuwei完成签到 ,获得积分10
42秒前
zzpj应助酥酥采纳,获得10
43秒前
突突突发布了新的文献求助10
43秒前
脑洞疼应助农大彭于晏采纳,获得10
43秒前
48秒前
李李李完成签到,获得积分10
48秒前
淡然黑猫发布了新的文献求助20
49秒前
高分求助中
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 500
少脉山油柑叶的化学成分研究 430
Revolutions 400
MUL.APIN: An Astronomical Compendium in Cuneiform 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2454727
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2126360
关于积分的说明 5415796
捐赠科研通 1854984
什么是DOI,文献DOI怎么找? 922513
版权声明 562340
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 493597