非水性グリメベースの電解質-OTF対TFSIにおけるイオン関連とナトリウムイオンのダイナミクスに対する陰イオンのアイデンティティの効果

ナトリウムベースの充電式バッテリー技術は、リチウムと比較してナトリウムの相対的存在量が原因で、リチウムの代替品として追求されています。誘電率が低いにもかかわらず、グリームベースの電解質は、ナトリウムイオンと高電気化学的安定性でキレートする能力により、これらのナトリウムベースのバッテリーにとって特に魅力的です。グリームチェーンの長さは、溶媒和特性、電荷輸送の動作、反応性、および最終的にバッテリー性能を変更するために調整できるパラメーターですが、アニオンのアイデンティティは別の調整可能な変数を提供します。トリフルオロメタンスルホン酸（トリフレート/OTF）およびビス（トリフルオロメタン）スルホンアミド（TFSI）は化学的に類似した陰イオンであり、リチウムベースのバッテリーのバッテリー電解質でよく使用されます。この論文では、分子シミュレーションを使用して、イオン関連の違いを調べ、鎖の長さが増加するグリメスの異なる塩濃度でのこれら2つの陰イオンのナトリウム塩間の電荷輸送を調べます。NATFSI電解質のグリメスのNAOTFのために開発された修飾された力場の使用は、TFSIソジウムイオン放射状分布関数を、イギリムの1.5 M NATFSIのAB initio分子動力学シミュレーションの結果と比較することにより検証されました。塩濃度の関数としてのイオン関連の挙動は、テトラグリムとトリグリメ電解質のNAOTFとNATFSIの両方で同様の傾向を示しましたが、2つの電解質のドミナント溶媒和構造は、単glymeおよび掘削症の症例では明らかに異なります。導電率は、これらの電解質におけるイオン関連の挙動と、これらのシステムの陰イオンの非脈絡輸送またはホッピング輸送の両方の影響を受けます。

Sodium-based rechargeable battery technologies are being pursued as an alternative to lithium, in part due to the relative abundance of sodium compared to lithium. Despite their low dielectric constant, glyme-based electrolytes are particularly attractive for these sodium-based batteries due to their ability to chelate with the sodium ion and their high electrochemical stability. While the glyme chain length is a parameter that can be tuned to modify solvation properties, charge transport behavior, reactivity, and ultimately battery performance, anion identity provides another tunable variable. Trifluoromethanesulfonate (triflate/OTf) and bis(trifluoromethane)sulfonamide (TFSI) are chemically similar anions, which are often used in battery electrolytes for lithium-based batteries. In this paper, molecular simulations are used to examine the differences in ion association and charge transport between sodium salts of these two anions at different salt concentrations in glymes with the increasing chain length. The use of the modified force field developed for NaOTf in glymes for the NaTFSI electrolytes was validated by comparing the TFSI-sodium ion radial distribution functions to the results from ab initio molecular dynamics simulations on 1.5 M NaTFSI in diglyme. While the ion association behavior as a function of salt concentration showed similar trends for both NaOTf and NaTFSI in tetraglyme and triglyme electrolytes, the dominant solvation structures for the two sets of electrolytes are distinctly different in the monoglyme and diglyme cases. The conductivity is impacted by both the ion association behavior in these electrolytes and the non-vehicular or hopping transport of the anions in these systems.