Revealing the Molecular Origin of Driving Forces and Thermodynamic Barriers for Li+ Ion Transport to Electrode–Electrolyte Interfaces

电解质 化学 化学物理 离子 电极 分子动力学 热力学 物理化学 计算化学 有机化学 物理
作者
Abhishek Aggarwal,Kiarash Gordiz,Artem Baskin,Daniele Vivona,Joakim Halldin Stenlid,John W. Lawson,Jeffrey C. Grossman,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:128 (31): 12903-12915 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.4c04668
摘要

Enhancing the power of lithium ion batteries necessitates an understanding of the molecular processes governing Li+ ion transfer across the electrode–electrolyte interface. Here, employing enhanced sampling molecular dynamics simulations, we investigated the driving force and thermodynamic barrier of Li+ ion adsorption onto Li0.5CoO2 (104) electrode in LiClO4-, LiPF6-, and LiTFSI-based EC/EMC (3:7) electrolytes. The weaker cation–anion pairing in LiTFSI compared to LiClO4 was found to enhance the driving force for adsorption from −0.48 eV in LiClO4 to −1.26 eV in LiTFSI for an electrode–electrolyte interface with zero cation coverage, which was accompanied by an increased thermodynamic barrier from 0.33 eV in LiClO4 to 0.43 eV in LiTFSI at an equilibrium surface coverage of Li+ ions. The hindered diffusivity of the solvent molecules in the electric double layer (EDL) at the electrode–electrolyte interface was the main contributor to the thermodynamic barrier for ion transport. The entropic component of the thermodynamic barrier was found to be more than 1 order of magnitude smaller for ClO4– compared to TFSI–, which can be attributed to the presence of more ClO4– than TFSI– in the EDL, causing more structural changes in the EDL. The strong dependence of the entropic component of the thermodynamic barrier on the EDL structure enables its decoupling from the enthalpic components (e.g., ion-pairing that can be tuned independently) and thus can be used to control the kinetics of the interfacial transport. This work provides a fundamental understanding of the thermodynamic and kinetic parameters involved in Li+ ion adsorption, which is a crucial step in the performance of Li+ ion batteries.
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
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
atopos应助hyw采纳,获得10
3秒前
TN完成签到 ,获得积分10
6秒前
myzr发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
10秒前
zliaoyuan发布了新的文献求助20
10秒前
陈飞飞发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
ghostR应助科研通管家采纳,获得20
12秒前
十二应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
淡然冬灵发布了新的文献求助50
12秒前
14秒前
轩辕发布了新的文献求助20
15秒前
Dr.L发布了新的文献求助30
15秒前
Raince发布了新的文献求助10
19秒前
漂亮的羊青完成签到,获得积分10
20秒前
yc发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
21秒前
zwy109发布了新的文献求助10
21秒前
大富婆完成签到 ,获得积分10
23秒前
whr发布了新的文献求助10
24秒前
哇哦发布了新的文献求助10
24秒前
小四喜发布了新的文献求助10
25秒前
夏傥完成签到,获得积分10
26秒前
lalalapa666发布了新的文献求助10
26秒前
GreedB1E应助朱朱采纳,获得10
26秒前
星眠发布了新的文献求助10
26秒前
热心的送终完成签到 ,获得积分10
27秒前
学术武陵人完成签到,获得积分10
28秒前
iqa发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
王哇噻发布了新的文献求助10
30秒前
31秒前
gj12345发布了新的文献求助10
32秒前
Raince完成签到,获得积分20
35秒前
ling_lz完成签到,获得积分10
36秒前
撞我心上你完成签到,获得积分10
37秒前
科研搬砖发布了新的文献求助10
38秒前
zz发布了新的文献求助10
38秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7272758
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8893692
关于积分的说明 18801262
捐赠科研通 6947136
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204967
关于科研通互助平台的介绍 2377027
邀请新用户注册赠送积分活动 2180260