リチウムイオン電池の混合炭酸塩ベースの電解質の特性に対する塩濃度の影響：分子動力学シミュレーション研究

この作業では、分子動力学シミュレーションを利用して分子構造と電解質系のイオン導電率との既存の関係を調査することにより、計算フレームワークが提案されています。リチウムイオン電池（LIBS）の性能を促進するための新規混合有機溶媒ベースの電解質として提案します。設計された電解質の構造および輸送特性を明確に理解するために、量子化学（QC）計算と分子動力学（MD）シミュレーションが使用されます。最初のステップでは、対応する原子部分電荷に加えて、研究された電解質の正確な分子構造が評価されます。MDシミュレーションは、LIPF6濃度（0.5 m〜2.2 m）を変化させる330 Kで実行されます。得られた結果の分析は、電解質のイオン拡散率と導電率が溶媒和イオンとリチウム塩（LIPF6）濃度の構造に依存することを示した。得られたMDシミュレーション結果は、実験結果と合理的な一致していることがわかります。グラフィカル要約リチウムイオン電池（LIBS）で使用される塩濃度の関数としての電解系システム[LIPF6 +（EC +DMC 1：1）]の輸送特性の依存性の表現。

In this work, a computational framework is proposed by utilizing molecular dynamics simulation to explore the existing relation between molecular structure and ionic conductivity of the electrolyte system [LiPF6+(EC+DMC 1:1)] consisting of a mixture of cyclic ethylene carbonate (EC) and acyclic dimethyl carbonate (DMC) solvents and lithium hexafluorophosphate (LiPF6) salt to propose as a novel mixed organic solvent-based electrolytes to promote the performance of lithium-ion batteries (LIBs). To acquire a clear understanding of the structural and transport properties of the designed electrolytes, quantum chemistry (QC) calculations and molecular dynamics (MD) simulation are used. In the first step, the accurate molecular structures of the studied electrolytes in addition to their corresponding atomic partial charges are evaluated. The MD simulations are performed at 330 K varying the LiPF6 concentration (0.5 M to 2.2 M). Analysis of the obtained results indicated that ionic diffusivity and conductivity of the electrolytes are dependent on the structure of solvated ions and lithium salt (LiPF6) concentration. It is found that the obtained MD simulation results are in reasonable agreement with experimental results. Graphical abstract A representation of dependence of transport properties of electrolyte system [LiPF6 +(EC+DMC 1:1)] as function of salt concentration to be used in Lithium-ion batteries (LIBs).