Lessons Learned on Obtaining Reliable Dynamic Properties for Ionic Liquids

Autor(es)

Froembgen, Tom ; Zaby, Paul ; Alizadeh, Vahideh ; Da Silva, Juarez L. F. ; Kirchner, Barbara ; Lourenco, Tuanan C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ChemPhysChem; v. N/A, p. 15-pg., 2025-02-18.

Resumo

Ionic liquids are nowadays investigated with respect to their use as electrolytes for high-performance energy storage materials. In this study, we provide a tutorial on how to calculate dynamic properties such as self-diffusion coefficients, ionic conductivities, transference numbers, as well as ion pair and ion cage dynamics, that all play a role in judging the applicability of ionic liquids as electrolytes. For the case of the ionic liquid [C2C1Im][NTf2] ${[{\rm{C}}_2 {\rm{C}}_1 {\rm{Im}}][{\rm{NTf}}_2 ]}$ , we investigate the performance of different force fields. Amongst them are non-polarizable models employing unity charges, a charge-scaled version of a non-polarizable model, a polarizable model and another non-polarizable model with refined Lennard-Jones parameters. We also study the influence of the system size on the dynamic properties. While all studied force field models capture qualitatively correct trends, only the polarizable force field and the non-polarizable force field with refined Lennard-Jones parameters provide quantitative agreement to reference data, making the latter model very attractive for the reason of lower computational costs. (AU)

• Processo FAPESP: 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas
• Beneficiário: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 18/21401-7 - EMU concedido no processo 2017/11631-2: cluster computacional de alto desempenho - ENIAC
• Beneficiário: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 19/23681-0 - De métodos ab initio até o contínuo para a busca de materiais para baterias de sódio-íon
• Beneficiário: Tuanan da Costa Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/05652-5 - Campos de força polarizáveis para a Investigação de materiais de bateria de sódio-íon
• Beneficiário: Tuanan da Costa Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado