有机电解液在双炭层容器中的分子动力学研究

发布时间：2017-04-29 18:01

  本文关键词：有机电解液在双炭层容器中的分子动力学研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双电层电容器,又称超级电容器,其超高的功率密度与更长的循环使用寿命,伴随着人们对储电量与续航时间要求的提高,越发受到人们的关注,同时,对电容器材料与电解质的选择显得越发重要。随着科技的发展与计算机应用领域的扩大,将传统实验搬到计算机中已成为趋势,减少不必要的资源浪费,否定不合理的实验猜想,在仿真过程中达到预期目的。本文采用分子动力学的模拟方法,对螺环双吡咯四氟硼酸季铵盐(SBP·BF4)与乙腈(ACN)的混合有机电解液进行力场和模型的建立,并针对有机电解液的性能,对其在双炭层电容器中的结构进行了计算研究。SBP·BF4的乙腈溶液具有很好的电化学窗口和电导率,本文采用Material Studio 6.0软件Dmol3模块对SBP·BF4阴、阳离子进行几何结构和电荷分布的量化处理,并结合文献建立力场参数,随后加入乙腈分子形成混合体系,通过LAMMPS软件进行分子动力学模拟。结果表明：计算得到的物化性质数据与实验测定值非常接近,证明本文所采用力场参数的合理性,为超级电容器的模拟计算奠定基础。采用建立的有机电解液模型,建立双炭层模型,在不同状态下对双炭层电容器进行模拟计算,对不同电压下的电容器性质,如粒子分布密度等结构信息及不同层面的分子微观分布进行了探讨,就电压对电容器内部结构的影响进行分析。结果表明：电压升高会使电容器极板电荷密度升高。
【关键词】：超级电容器 分子动力学 螺环双吡咯四氟硼酸季铵盐 有机电解液
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 文献综述8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 超级电容器模拟简介8-11
• 1.2.1 双电层电容器理论8-9
• 1.2.2 超级电容器的分类9-10
• 1.2.3 超级电容器的分子动力学模拟10-11
• 1.3 电解液模拟简介11-15
• 1.3.1 电解液的分类11-12
• 1.3.2 电解液的分子动力学模拟12-15
• 1.4 本课题的选题意义及研究内容15-16
• 第二章 SBP·BF_4模型的建立16-22
• 2.1 结构优化16-19
• 2.2 电荷分布计算19-21
• 2.3 小结21-22
• 第三章 SBP·BF_4+ACN体系的模拟计算22-44
• 3.1 前言22
• 3.2 电解液物理性能参数对比量22
• 3.3 实验测定22-23
• 3.4 SBP·BF_4/ACN溶液分子动力学模拟23-42
• 3.4.1 力场参数23-27
• 3.4.2 模拟方法细节27-31
• 3.4.2.1 模拟细节27-28
• 3.4.2.2 零时刻处理28-31
• 3.4.3 模拟结果与讨论31-42
• 3.4.3.1 模拟结果31-32
• 3.4.3.2 密度32-33
• 3.4.3.3 均方位移与自扩散系数33-35
• 3.4.3.4 动力粘度和电导率35-37
• 3.4.3.5 [SBP][BF_4]/ACN混合体系微观结构性质37-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 SBP·BF_4+ACN混合体系在双炭层电容器中的模拟44-62
• 4.1 前言44
• 4.2 简化模型的采用理由及建立44-46
• 4.3 烷基简化法的可靠性验证—EMI·BF_4的模拟计算46-49
• 4.3.1 力场参数46-48
• 4.3.2 模拟方法与细节48-49
• 4.3.3 模拟结果验证49
• 4.4 简化模型的模拟细节与结果对比49-55
• 4.5 双电层电容器模拟55-60
• 4.5.1 双电层电容器模拟内容55
• 4.5.2 双电层电容器模拟的细节55-56
• 4.5.3 双电层电容器模拟的结果与讨论56-60
• 4.6 本章小节60-62
• 第五章 全文结论及工作展望62-64
• 5.1 全文结论62
• 5.2 工作展望62-64
• 参考文献64-68
• 发表论文及参加科研情况68-70
• 致谢70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王秀芳;田勇;;竹基活性炭在水性和有机电解液中的电容特性[J];材料导报;2010年20期

2 蒋颉;刘晓飞;赵世勇;何平;周豪慎;;基于有机电解液的锂空气电池研究进展[J];化学学报;2014年04期

3 袁华堂,刘秀生,曹建胜,焦丽芳,赵明,王永梅;可充镁电池有机电解液的研究进展[J];电池;2004年02期

4 孙刚伟;宋文华;成果;乔文明;凌立成;;微晶碳电活化过程中离子尺寸效应研究[J];电化学;2010年02期

5 В.Р.Лоомаа ,李述仪;MnO_2电极性质同盐电解质组成的关系[J];电池;1986年06期

6 丛文博;黄震雷;张宝宏;;有机电解液聚苯胺-炭混合电容器性能研究[J];电子元件与材料;2007年08期

7 成果;孙刚伟;宋文华;詹亮;凌立成;;有机电解液对双电层电容器性能影响[J];华东理工大学学报(自然科学版);2010年02期

8 黄博;孙现众;张熊;张大成;马衍伟;;活性炭基软包装超级电容器用有机电解液[J];物理化学学报;2013年09期

9 庄全超,武山;锂离子电池有机电解液热稳定性研究[J];电池工业;2004年06期

10 于立娟;杨萍;张宝宏;;有机电解液MnO_2/AC混合电容器的研究[J];电子元件与材料;2007年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 徐斌;吴锋;曹高萍;陈实;王国庆;杨裕生;;单壁碳纳米管在有机电解液中的双电层电容(英文)[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 谢鹏;有机电解液在双炭层容器中的分子动力学研究[D];天津工业大学;2016年

2 张懋慧;有机电解液对氟化碳电极界面性能研究[D];云南师范大学;2014年

  本文关键词：有机电解液在双炭层容器中的分子动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：335317