乌普萨拉大学 信用:CC0公共领域 在科学杂志《通信化学》上发表的一篇新文章中,乌普萨拉大学的一个研究小组使用计算机模拟显示,离子的行为并不总是如预期的那样
在他们对熔盐的研究中,他们能够看到,在某些情况下,他们所研究的盐混合物中的离子相互影响如此之大,以至于它们甚至可能向“错误的”方向移动——也就是说,向具有相同电荷的电极移动
众多学科正在对下一代电池进行研究
乌普萨拉大学细胞和分子生物学系的研究人员开发并研究了一种碱金属卤化物的模型,其中最著名的例子是普通食盐(氯化钠)
如果这些物质被加热到几百摄氏度,它们就会变成导电液体,称为“熔盐”
熔盐已经被用于能源领域:撒哈拉沙漠的聚光太阳能发电,以及可用于大规模电力储存的熔盐电池中的电解质
尽管熔盐被广泛使用,但是人们还没有完全了解熔盐的一些基本性质
说到电池,优化导电性是一个常见的目标
要制造出尽可能高效的电池,了解单个离子的变化至关重要
这就是乌普萨拉的研究人员现在用他们的模拟研究的
“从长远来看,这项研究的目的是为生物分子开发物理模型
但是这些盐相对简单,是一个很好的测试平台,”建模项目的组长大卫·范德斯波尔教授说
然而,研究人员的模拟表明,这些盐并不像乍看起来那么简单,它们有一些有趣的特性,尤其是如果各种碱金属卤化物混合在一起的话
这部电影展示了离子是如何在电场中运动的
锂离子吸引氟化物和氯化物向阴极移动,只有碘化物向阳极移动
信用:沃尔兹,M
-M
范德斯波尔
在一个简化的理论中,在电场中运动的离子(例如在电池中)不会相互作用,并且只受电场的影响
在他们新发表的研究中,研究人员能够证明这并不总是正确的
该研究显示,在锂离子与氟化物、氯化物和碘化物离子的混合物中,较轻的阴离子氟化物和氯化物如何在(模拟的)电池电解质中与锂离子一起向负极移动
该研究的第一作者玛丽·玛德琳·沃兹说:“负离子被锂离子和正极吸引,这些力的净效应使较轻的阴离子慢慢向负极移动,因为正极锂离子也在向那个方向移动。”
在他们的继续研究中,该小组将开发一个水模型来研究水分子与离子的相互作用
他们的研究将包括,例如,当混合物中有水时,电场如何影响离子的性质
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