胡天媛, 王艳磊, 霍锋, 何宏艳

过程工程学报 2021, 21 (7): 847-856. DOI:10.12034/j.issn.1009-606X.220221

摘要（380）

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离子液体因其优异的物化性质、能抑制多硫化物溶解等特点，近年来被广泛应用于锂硫电池电解液中。在电池充放电产物中，难溶性Li₂S和Li₂S₂易聚集沉积在电极表面，影响电池性能，而目前关于其团聚行为与电解液性质的微观机理研究较少。本工作利用量化计算和分子动力学模拟分析了短链Li₂S和Li₂S₂在离子液体中的微观结构以及形成团簇的情况。通过分析体系的微观结构发现，阳离子中主要与S作用的是侧链甲基，短链多硫化物之间Li-S作用远强于与阴离子的Li-O作用。团簇尺寸分布的结果表明，短链多硫化物在[TFSI]型离子液体中易形成多分子的大团簇，Li₂S₂体系比Li₂S体系中的大团簇比例更高；离子液体阴离子配位能力越强，形成大的Li₂S团簇比例越少，但阴离子的构型特点和作用形式也会对团簇的尺寸结构造成影响。

Anion

[PF₆]^-

[TFSI]^-

[OTf]^-

[DCA]^-

Br^-

N ¯

2.91

2.41

2.10

2.65

其中，

N_{i}

和

P (N_{i})

分别代表 i团簇中分子个数及 i团簇个数在总团簇个数 C _total中的占比。团簇的平均尺寸见表5，可以看出，随着阴离子配位能力逐渐增强，团簇平均尺寸先减小后增大，[PP13][DCA]处是转折点，这是因为Br-只有一个原子，难以阻挡体系中小团簇碰撞与结合形成大的团簇。