张强Angewandte Chemie：从原子层面理解液体电解质中介电常数的化学起源和变化

Bunnny

2021-07-07

介电常数反映了物质对外部电场的响应，是液体在调节溶质-溶剂相互作用和溶剂化微观结构方面的关键物理化学性质。介电常数已成为合成材料或设计溶液反应的最重要参数之一，尤其是在基于液体电解质的储能领域如锂电池中得到广泛应用。近日，清华大学张强研究员等人报道了通过分子动力学 (MD) 模拟全面研究液体电解质的介电常数。

文章要点

1）通过分子动力学模拟来探测液体电解质的介电常数随温度和电解质组成的变化。由于分子的剧烈运动及其在高温下克服分子间偶极-偶极相互作用的能力增强，介电常数随着温度的升高而降低。对于具有弱分子相互作用和强分子相互作用的溶剂混合物，分别观察到介电常数的线性和多项式变化。

2）详细探讨了高浓度和局部高浓度电解质，其中离子不仅有助于介电常数，而且由于溶剂化壳的形成而改变溶剂分子的排列，详细探讨了它们在高能量锂电池中的重要应用并在介电常数和锂盐浓度之间获得火山图。此外，稀释剂的存在能增加电解质的介电常数。

参考文献

Nan Yao, et al. An Atomic Insight into the Chemical Origin and Variation of Dielectric Constant in Liquid Electrolytes. Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202107657

https://doi.org/10.1002/anie.202107657