Abstract:
งานวิจัยนี้ใช้การจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลศึกษาผลของปริมาณและชนิดตัวทำละลายร่วมที่มีต่อโครงสร้างการละลาย พลวัต และสมบัติทางไฟฟ้าเคมีของสารละลายอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ลิเทียม-ไอออน เกลือลิเทียมที่ใช้คือลิเทียมเฮกซะฟลูออโรฟอสเฟต (LiPF6) ที่ความเข้มข้น 1.0 M ในตัวทำละลายอินทรีย์ฐานคาร์บอเนตผสมระหว่างเอทิลีนคาร์บอเนต (EC) กับไดเมทิลคาร์บอเนต (DMC) ในอัตราส่วน 1:1 ตัวทำละลายร่วม 4 ชนิดที่ศึกษา ได้แก่ เตตระเมทิลีนซัลโฟน (TMS) ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) ฟลูออโรเอทิลีนคาร์บอเนต (FEC) และซักซิโนไนไตล์ (SN) ที่ปริมาณ 0, 10, 25, 50, 75 และ 100 wt.% การนำพาไอออนลิเทียม Li+ ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ขึ้นกับปริมาณและชนิดตัวทำละลายร่วมอย่างมาก ในทุกระบบการจำลอง การเติมตัวทำละลายร่วมที่ 25 wt.% ให้เลขทรานสเฟอเรนซ์ของไอออนลิเทียม Li+ สูงสุด ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนลิเทียม Li+ และไอออนลบ PF6- ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เติมตัวทำละลายร่วม DMSO สูงกว่าระบบที่เติม TMS, FEC และ SN ตามลำดับ เกลือ LiPF6 ในตัวทำละลายผสม EC:DMC = 1:1 โดยเติม DMSO 25 wt.% ให้ค่าการนำไฟฟ้าของไอออนสูงสุดที่ 14.13 mS/cm และเลขทรานสเฟอเรนซ์ของไอออนลิเทียม Li+ สูงสุดที่ 0.47 ในระบบดังกล่าวชั้นการละลายแรกของไอออนลิเทียม Li+ ไม่พบการแทรกตัวของไอออนลบ PF6- เนื่องจากตัวทำละลายร่วม DMSO ซึ่งมีเลขโดเนอร์สูงสามารถล้อมรอบไอออนลิเทียม Li+ ได้ดีกว่า TMS, FEC และ SN ส่งผลให้อันตรกิริยาระหว่างคู่ไอออนลดลง ผลการจำลองที่ได้อาจใช้เป็นแนวทางในการเลือกและ/หรือออกแบบสารละลายอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่ลิเทียม-ไอออนที่มีประสิทธิภาพและความปลอดภัย
