利用TD-DFT探究全钒液流电池正极电解液离子微观结构

摘要

通过量子力学的密度泛函理论(DFT)模拟,对全钒液流电池正极电解液中可能存在的基态+4、+5价钒离子与H_(2)O、HSO_(4)^(-)、SO_(4)^(2-)基团在第一壳层结构进行探究,设定电子得失参数来模拟电池反应氧化还原过程中存在的能量变化。结果表明,单纯的价态改变并不能说明钒离子的储能性质,采用含时密度理论(TD-DFT)方式对所得模型结构进行验证,V=O(SO_(4))(H_(2)O)_(4)和V=O(HSO_(4))(SO_(4))(H_(2)O)_(3)钒离子模型反应出和紫外-可见光谱在+4、+5价态钒离子相似的峰值,两种构型之间的电压差为1.4V接近实际值1.0V。该研究对探索液钒电池微观结构和高能量密度液钒电池的制备提供了理论和实验支持。