개별·공유 배위가 고점도 리튬 전해질의 회전·체류 시간 상관관계에 미치는 영향

초록

본 연구는 LiTFSI와 테트라글리콜( G4 )의 혼합 전해질을 다양한 농도와 온도에서 고전적 분자동역학(MD) 시뮬레이션으로 조사하였다. Li⁺는 주로 G4와 4‑배위 복합체(

상세 분석

본 논문은 고점도 솔베이트 이온액(LiTFSI/G4) 시스템에서 “개별 배위(individual coordination)”와 “공유 배위(shared coordination)”가 회전 완화 시간(rotational relaxation time)과 이온 체류 시간(residence time) 사이의 상관관계에 미치는 영향을 정량적으로 규명한다.

1. 모델링 접근법 – LiTFSI와 G4의 전하를 wB97x‑D4/def2‑tzvpp 수준의 CHELPG 방법으로 재파라미터화하고, OPLS‑AA 기반 비극성화 포스필드를 적용하였다. 전하 스케일링 없이도 실험적 구조와 근접한 RDF와 Rg를 재현했으며, 100 ns 규모의 NVT 시뮬레이션을 300 K와 500 K에서 수행해 충분한 통계적 샘플을 확보하였다.
2. 구조적 특징 – RDF 분석에서 Li⁺–O(G4) 피크는 1.9 Å, Li⁺–O(TFSI) 피크는 2.0 Å에 위치하고, 1:1 혼합비에서 각각 평균 배위수는 3.6(≈4)와 0.7이다. G4 농도가 높아질수록 Li⁺–O(G4) 배위수가 4에 가까워지고, 반대로 Li⁺–O(TFSI) 배위는 감소한다. 이는 고농도(2:1)에서는 거의 모든 Li⁺가