In this study, the structure and ionic conductivity behavior of a polymer nanocomposite electrolyte system consisting of poly(ethylene oxide) (PEO), metal–organic framework 5 (MOF-5), and lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) were investigated by using molecular dynamics (MD) simulations. Based on ionic conductivity data from MD simulations, the mobility of Li cations increases in PEO:LiTFSI electrolyte system with the addition of MOF-5. Zn atoms of MOF-5 hold almost three TFSI anions per Zn atom. In addition, when Zn atoms of MOFs and oxygen atoms of PEO interact, four oxygen atoms are saturated per Zn atom. Furthermore, Li cations are stuck among oxygen atoms of PEO as a result of their ionic interactions with O atoms. Positive charges of MOF-5 leads to the separation of Li cations from TFSI anions in PEO:LiTFSI:MOF-5 electrolyte system. In addition, positively charged atoms of MOF-5 interact with oxygen atoms of PEO chains. MOF-5 exhibits acidic surface properties through Zn atoms located close to its surface, and Zn atoms interact with partially negatively charged oxygen atoms of PEO chains and fully negatively charged TFSI anions. Therefore, lithium cations are released. The mobility of Li cations increases due to favorable interactions of MOF-5 with PEO and TFSI anions. The ionic conductivity results verify that nanoparticles like MOF-5 consisting of positively charged atoms can be used to improve the ionic mobility in electrolyte systems which include PEO-like polymers consisting of partially negative charged atoms.

在这项研究中，研究了由聚（环氧乙烷）（PEO）、金属有机骨架 5（MOF-5）和双（三氟甲基磺酰）亚胺锂（LiTFSI）组成的聚合物纳米复合电解质体系的结构和离子电导率行为。通过使用分子动力学（MD）模拟。基于 MD 模拟的离子电导率数据，添加 MOF-5 后，PEO:LiTFSI 电解质体系中锂离子的迁移率增加。MOF-5 的 Zn 原子每个 Zn 原子拥有几乎三个 TFSI 阴离子。此外，当 MOF 的 Zn 原子和 PEO 的氧原子相互作用时，每个 Zn 原子有四个氧原子饱和。此外，由于锂离子与氧原子的离子相互作用，锂离子被困在 PEO 的氧原子之间。MOF-5 的正电荷导致 PEO:LiTFSI 中的 Li 阳离子与 TFSI 阴离子分离：MOF-5电解质体系。此外，MOF-5 的带正电原子与 PEO 链的氧原子相互作用。MOF-5通过靠近其表面的Zn原子表现出酸性表面特性，Zn原子与PEO链的部分带负电的氧原子和完全带负电的TFSI阴离子相互作用。因此，锂阳离子被释放。由于 MOF-5 与 PEO 和 TFSI 阴离子的有利相互作用，Li 阳离子的迁移率增加。离子电导率结果证实，由带正电的原子组成的纳米颗粒（如 MOF-5）可用于改善电解质系统中的离子迁移率，其中包括由部分带负电的原子组成的类 PEO 聚合物。MOF-5通过靠近其表面的Zn原子表现出酸性表面特性，Zn原子与PEO链的部分带负电的氧原子和完全带负电的TFSI阴离子相互作用。因此，锂阳离子被释放。由于 MOF-5 与 PEO 和 TFSI 阴离子的有利相互作用，Li 阳离子的迁移率增加。离子电导率结果证实，由带正电的原子组成的纳米颗粒（如 MOF-5）可用于改善电解质系统中的离子迁移率，其中包括由部分带负电的原子组成的类 PEO 聚合物。MOF-5通过靠近其表面的Zn原子表现出酸性表面特性，Zn原子与PEO链的部分带负电的氧原子和完全带负电的TFSI阴离子相互作用。因此，锂阳离子被释放。由于 MOF-5 与 PEO 和 TFSI 阴离子的有利相互作用，Li 阳离子的迁移率增加。离子电导率结果证实，由带正电的原子组成的 MOF-5 等纳米颗粒可用于改善电解质系统中的离子迁移率，其中包括由部分带负电的原子组成的类 PEO 聚合物。由于 MOF-5 与 PEO 和 TFSI 阴离子的有利相互作用，Li 阳离子的迁移率增加。离子电导率结果证实，由带正电的原子组成的 MOF-5 等纳米颗粒可用于改善电解质系统中的离子迁移率，其中包括由部分带负电的原子组成的类 PEO 聚合物。由于 MOF-5 与 PEO 和 TFSI 阴离子的有利相互作用，Li 阳离子的迁移率增加。离子电导率结果证实，由带正电的原子组成的 MOF-5 等纳米颗粒可用于改善电解质系统中的离子迁移率，其中包括由部分带负电的原子组成的类 PEO 聚合物。