Salamat sa pagbisita sa nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS. Para sa pinakamaayong kasinatian, among girekomendar ang paggamit sa pinakabag-ong bersyon sa browser (o pag-off sa compatibility mode sa Internet Explorer). Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, kini nga site dili maglakip sa mga estilo o JavaScript.
Tungod sa daghang sodium resource, ang sodium-ion batteries (NIBs) nagrepresentar sa usa ka maayong alternatibong solusyon alang sa electrochemical energy storage. Sa pagkakaron, ang pangunang babag sa pag-uswag sa teknolohiya sa NIB mao ang kakulang sa mga electrode materials nga makatipig/makapagawas sa sodium ions sa dugay nga panahon. Busa, ang tumong niini nga pagtuon mao ang pag-imbestiga sa teoretikal nga epekto sa pagdugang sa glycerol sa polyvinyl alcohol (PVA) ug sodium alginate (NaAlg) blends isip NIB electrode materials. Kini nga pagtuon nagpunting sa electronic, thermal, ug quantitative structure-activity relationship (QSAR) descriptors sa polymer electrolytes base sa PVA, sodium alginate, ug glycerol blends. Kini nga mga kabtangan gisusi gamit ang semi-empirical methods ug density functional theory (DFT). Tungod kay ang structural analysis nagpadayag sa mga detalye sa interaksyon tali sa PVA/alginate ug glycerol, ang band gap energy (Eg) gisusi. Ang mga resulta nagpakita nga ang pagdugang sa glycerol miresulta sa pagkunhod sa Eg value ngadto sa 0.2814 eV. Ang molecular electrostatic potential surface (MESP) nagpakita sa distribusyon sa mga rehiyon nga daghan og electron ug poor og electron ug mga molecular charge sa tibuok electrolyte system. Ang mga thermal parameter nga gitun-an naglakip sa enthalpy (H), entropy (ΔS), heat capacity (Cp), Gibbs free energy (G) ug heat of formation. Dugang pa, daghang quantitative structure-activity relationship (QSAR) descriptors sama sa total dipole moment (TDM), total energy (E), ionization potential (IP), Log P ug polarizability ang gisusi niini nga pagtuon. Ang mga resulta nagpakita nga ang H, ΔS, Cp, G ug TDM misaka uban sa pagtaas sa temperatura ug glycerol content. Samtang, ang heat of formation, IP ug E mikunhod, nga nagpauswag sa reactivity ug polarizability. Dugang pa, pinaagi sa pagdugang og glycerol, ang cell voltage misaka ngadto sa 2.488 V. Ang mga kalkulasyon sa DFT ug PM6 base sa cost-effective nga PVA/Na Alg glycerol-based electrolytes nagpakita nga kini mahimong partially mopuli sa lithium-ion batteries tungod sa ilang multifunctionality, apan gikinahanglan ang dugang nga mga pagpaayo ug panukiduki.
Bisan tuod ang mga lithium-ion batteries (LIBs) kaylap nga gigamit, ang ilang aplikasyon nag-atubang sa daghang mga limitasyon tungod sa ilang mubo nga cycle life, taas nga gasto, ug mga kabalaka sa kaluwasan. Ang mga sodium-ion batteries (SIBs) mahimong usa ka maayong alternatibo sa mga LIB tungod sa ilang kaylap nga pagkaanaa, mubu nga gasto, ug dili makahilo nga elemento sa sodium. Ang mga sodium-ion batteries (SIBs) nahimong usa ka labi ka hinungdanon nga sistema sa pagtipig sa enerhiya alang sa mga electrochemical device1. Ang mga sodium-ion batteries nagsalig pag-ayo sa mga electrolyte aron mapadali ang pagdala sa ion ug makamugna og kuryente2,3. Ang mga likido nga electrolyte kasagaran gilangkoban sa mga metal salts ug mga organic solvents. Ang praktikal nga mga aplikasyon nanginahanglan og maampingong pagkonsiderar sa kaluwasan sa mga likido nga electrolyte, labi na kung ang baterya gipailalom sa thermal o electrical stress4.
Ang mga baterya sa sodium-ion (SIB) gilauman nga mopuli sa mga baterya sa lithium-ion sa dili madugay tungod sa ilang daghang reserba sa kadagatan, dili makahilo, ug ubos nga gasto sa materyal. Ang sintesis sa mga nanomaterial nakapaspas sa pag-uswag sa pagtipig sa datos, elektronik, ug optical nga mga aparato. Daghang literatura ang nagpakita sa paggamit sa lainlaing mga nanostructure (pananglitan, metal oxides, graphene, nanotubes, ug fullerenes) sa mga baterya sa sodium-ion. Ang panukiduki naka-focus sa pag-uswag sa mga materyales sa anode, lakip ang mga polymer, para sa mga baterya sa sodium-ion tungod sa ilang pagka-versatility ug pagka-environmentally friendly. Ang interes sa panukiduki sa natad sa rechargeable polymer batteries walay duhaduha nga modaghan. Ang mga bag-ong materyales sa polymer electrode nga adunay talagsaon nga mga istruktura ug kabtangan lagmit nga magbukas sa dalan alang sa mga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya nga mahigalaon sa kalikopan. Bisan kung lainlaing mga materyales sa polymer electrode ang gisusi alang sa paggamit sa mga baterya sa sodium-ion, kini nga natad naa pa sa sayo nga mga yugto sa pag-uswag. Para sa mga baterya sa sodium-ion, daghang mga materyales sa polymer nga adunay lainlaing mga istruktura sa istruktura ang kinahanglan nga susihon. Base sa among kasamtangang kahibalo sa mekanismo sa pagtipig sa mga sodium ion sa mga materyales sa polymer electrode, mahimong i-hypothesize nga ang mga carbonyl group, free radical, ug heteroatoms sa conjugated system mahimong magsilbing aktibong mga site alang sa interaksyon sa mga sodium ion. Busa, importante kaayo ang pagpalambo og bag-ong mga polymer nga adunay taas nga densidad niining mga aktibong site. Ang gel polymer electrolyte (GPE) usa ka alternatibong teknolohiya nga nagpauswag sa kasaligan sa baterya, ion conductivity, walay leakage, taas nga flexibility, ug maayong performance12.
Ang mga polymer matrices naglakip sa mga materyales sama sa PVA ug polyethylene oxide (PEO)13. Ang gel permeable polymer (GPE) nag-immobilize sa liquid electrolyte sa polymer matrix, nga nagpamenos sa risgo sa leakage kon itandi sa mga commercial separator14. Ang PVA usa ka synthetic biodegradable polymer. Kini adunay taas nga permittivity, barato ug dili makahilo. Ang materyal nailhan tungod sa mga film-forming properties niini, chemical stability ug adhesion. Kini usab adunay functional (OH) groups ug taas nga cross-linking potential density15,16,17. Ang polymer blending, plasticizer addition, composite addition ug in situ polymerization techniques gigamit aron mapaayo ang conductivity sa PVA-based polymer electrolytes aron makunhuran ang matrix crystallinity ug madugangan ang chain flexibility18,19,20.
Ang pagsagol usa ka importante nga pamaagi sa pagpalambo sa mga materyales nga polymeric alang sa mga aplikasyon sa industriya. Ang mga pagsagol sa polymer kanunay nga gigamit aron: (1) mapaayo ang mga kabtangan sa pagproseso sa natural nga mga polymer sa mga aplikasyon sa industriya; (2) mapaayo ang kemikal, pisikal, ug mekanikal nga mga kabtangan sa mga biodegradable nga materyales; ug (3) mopahiangay sa paspas nga pagbag-o sa panginahanglan alang sa mga bag-ong materyales sa industriya sa pagputos sa pagkaon. Dili sama sa copolymerization, ang pagsagol sa polymer usa ka barato nga proseso nga naggamit ug yano nga pisikal nga mga proseso kaysa komplikado nga mga proseso sa kemikal aron makab-ot ang gitinguha nga mga kabtangan21. Aron maporma ang mga homopolymer, ang lainlaing mga polymer mahimong makig-uban pinaagi sa mga pwersa sa dipole-dipole, mga bugkos sa hydrogen, o mga komplikado nga pagbalhin sa charge22,23. Ang mga pagsagol nga gihimo gikan sa natural ug sintetikong mga polymer mahimong maghiusa sa maayong biocompatibility nga adunay maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan, nga nagmugna og usa ka labaw nga materyal sa mubu nga gasto sa produksiyon24,25. Busa, adunay dako nga interes sa paghimo og mga biorelevant nga materyales sa polymer pinaagi sa pagsagol sa sintetiko ug natural nga mga polymer. Ang PVA mahimong isagol sa sodium alginate (NaAlg), cellulose, chitosan ug starch26.
Ang sodium alginate usa ka natural nga polymer ug anionic polysaccharide nga gikuha gikan sa marine brown algae. Ang sodium alginate gilangkoban sa β-(1-4)-linked D-mannuronic acid (M) ug α-(1-4)-linked L-guluronic acid (G) nga giorganisar ngadto sa homopolymeric forms (poly-M ug poly-G) ug heteropolymeric blocks (MG o GM)27. Ang sulod ug relatibong ratio sa M ug G blocks adunay dakong epekto sa kemikal ug pisikal nga mga kabtangan sa alginate28,29. Ang sodium alginate kay kaylap nga gigamit ug gitun-an tungod sa biodegradability, biocompatibility, barato, maayong film-forming properties, ug non-toxicity. Bisan pa, ang daghang free hydroxyl (OH) ug carboxylate (COO) groups sa alginate chain naghimo sa alginate nga hydrophilic kaayo. Bisan pa, ang alginate adunay dili maayo nga mechanical properties tungod sa brittleness ug rigidity niini. Busa, ang alginate mahimong isagol sa ubang sintetikong materyales aron mapaayo ang water sensitivity ug mechanical properties30,31.
Sa dili pa magdisenyo og bag-ong mga materyales sa elektrod, ang mga kalkulasyon sa DFT kanunay nga gigamit aron masusi ang posibilidad sa paghimo sa bag-ong mga materyales. Dugang pa, ang mga siyentista naggamit og molecular modeling aron kumpirmahon ug matagna ang mga resulta sa eksperimento, makadaginot sa oras, makunhuran ang basura sa kemikal, ug matagna ang pamatasan sa interaksyon32. Ang molecular modeling nahimong usa ka gamhanan ug importante nga sanga sa siyensya sa daghang natad, lakip ang siyensya sa mga materyales, nanomaterials, computational chemistry, ug drug discovery33,34. Gamit ang mga programa sa pagmodelo, ang mga siyentista direktang makakuha og datos sa molekula, lakip ang enerhiya (kainit sa pagporma, potensyal sa ionization, enerhiya sa pagpaaktibo, ug uban pa) ug geometry (mga anggulo sa bond, gitas-on sa bond, ug mga anggulo sa torsion)35. Dugang pa, ang mga electronic properties (charge, HOMO ug LUMO band gap energy, electron affinity), spectral properties (characteristic vibrational modes ug intensities sama sa FTIR spectra), ug bulk properties (volume, diffusion, viscosity, modulus, ug uban pa)36 mahimong makalkulo.
Ang LiNiPO4 nagpakita og potensyal nga bentaha sa pagkompetensya sa mga materyales sa electrode nga positibo sa lithium-ion battery tungod sa taas nga densidad sa enerhiya niini (working voltage nga mga 5.1 V). Aron hingpit nga mapahimuslan ang bentaha sa LiNiPO4 sa rehiyon nga taas og boltahe, ang working voltage kinahanglan nga ipaubos tungod kay ang kasamtangang naugmad nga high-voltage electrolyte mahimo ra nga magpabilin nga medyo lig-on sa mga boltahe nga ubos sa 4.8 V. Gisusi ni Zhang et al. ang doping sa tanan nga 3d, 4d, ug 5d transition metals sa Ni site sa LiNiPO4, gipili ang mga doping pattern nga adunay maayo kaayo nga electrochemical performance, ug gi-adjust ang working voltage sa LiNiPO4 samtang gipadayon ang relatibong kalig-on sa electrochemical performance niini. Ang labing ubos nga working voltage nga ilang nakuha mao ang 4.21, 3.76, ug 3.5037 para sa Ti, Nb, ug Ta-doped LiNiPO4, matag usa.
Busa, ang tumong niini nga pagtuon mao ang pag-imbestiga sa teoretikal nga epekto sa glycerol isip plasticizer sa mga electronic properties, QSAR descriptors ug thermal properties sa PVA/NaAlg system gamit ang quantum mechanical calculations para sa aplikasyon niini sa rechargeable ion-ion batteries. Ang mga molecular interaction tali sa PVA/NaAlg model ug glycerol gisusi gamit ang Bader's quantum atomic theory of molecules (QTAIM).
Usa ka modelo sa molekula nga nagrepresentar sa interaksyon sa PVA uban sa NaAlg ug dayon sa glycerol ang gi-optimize gamit ang DFT. Ang modelo gikalkulo gamit ang Gaussian 0938 software sa Spectroscopy Department, National Research Center, Cairo, Egypt. Ang mga modelo gi-optimize gamit ang DFT sa B3LYP/6-311G(d, p) level39,40,41,42. Aron mapamatud-an ang interaksyon tali sa gitun-an nga mga modelo, ang mga pagtuon sa frequency nga gihimo sa parehas nga lebel sa teorya nagpakita sa kalig-on sa gi-optimize nga geometry. Ang pagkawala sa negatibo nga mga frequency taliwala sa tanan nga gisusi nga mga frequency nagpasiugda sa gipasabot nga istruktura sa tinuod nga positibo nga minima sa ibabaw sa potensyal nga enerhiya. Ang mga pisikal nga parameter sama sa TDM, HOMO/LUMO band gap energy ug MESP gikalkulo sa parehas nga lebel sa teorya sa quantum mechanical. Dugang pa, ang pipila ka mga thermal parameter sama sa katapusang kainit sa pagporma, libre nga enerhiya, entropy, enthalpy ug kapasidad sa kainit gikalkulo gamit ang mga pormula nga gihatag sa Talaan 1. Ang gitun-an nga mga modelo gipailalom sa quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis aron mailhan ang mga interaksyon nga nahitabo sa ibabaw sa gitun-an nga mga istruktura. Kini nga mga kalkulasyon gihimo gamit ang "output=wfn" nga sugo sa Gaussian 09 software code ug dayon gi-visualize gamit ang Avogadro software code43.
Diin ang E mao ang internal nga enerhiya, ang P mao ang presyur, ang V mao ang volume, ang Q mao ang pagbayloay og kainit tali sa sistema ug sa palibot niini, ang T mao ang temperatura, ang ΔH mao ang pagbag-o sa enthalpy, ang ΔG mao ang pagbag-o sa libre nga enerhiya, ang ΔS mao ang pagbag-o sa entropy, ang a ug b mao ang mga vibrational parameter, ang q mao ang atomic charge, ug ang C mao ang atomic electron density44,45. Sa katapusan, ang parehas nga mga istruktura gi-optimize ug ang mga parameter sa QSAR gikalkulo sa lebel sa PM6 gamit ang SCIGRESS software code46 sa Spectroscopy Department sa National Research Center sa Cairo, Egypt.
Sa among miaging trabaho47, among gisusi ang labing posible nga modelo nga naghulagway sa interaksyon sa tulo ka PVA units uban sa duha ka NaAlg units, diin ang glycerol naglihok isip plasticizer. Sama sa nahisgotan na, adunay duha ka posibilidad alang sa interaksyon sa PVA ug NaAlg. Ang duha ka modelo, nga gitudlo nga 3PVA-2Na Alg (base sa carbon number 10) ug Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg, adunay pinakagamay nga energy gap value48 kon itandi sa ubang mga istruktura nga gikonsiderar. Busa, ang epekto sa pagdugang sa Gly sa labing posible nga modelo sa PVA/Na Alg blend polymer gisusi gamit ang ulahing duha ka istruktura: 3PVA-(C10)2Na Alg (gitawag nga 3PVA-2Na Alg para sa kasayon) ug Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Sumala sa literatura, ang PVA, NaAlg ug glycerol makaporma lamang og huyang nga hydrogen bonds tali sa hydroxyl functional groups. Tungod kay ang PVA trimer ug ang NaAlg ug glycerol dimer parehong adunay daghang OH groups, ang kontak mahimong mahitabo pinaagi sa usa sa mga OH groups. Ang Figure 1 nagpakita sa interaksyon tali sa model glycerol molecule ug sa model molecule nga 3PVA-2NaAlg, ug ang Figure 2 nagpakita sa gihimo nga modelo sa interaksyon tali sa model molecule nga Term 1NaAlg-3PVA-Mid 1NaAlg ug lain-laing konsentrasyon sa glycerol.
Mga gi-optimize nga istruktura: (a) Ang Gly ug 3PVA − 2Na Alg nakig-interact sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ug (f) 5 Gly.
Gi-optimize nga mga istruktura sa Term 1Na Alg-3PVA –Mid 1Na Alg nga nakig-interact sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, ug (f) 6 Gly.
Ang enerhiya sa electron band gap usa ka importante nga parameter nga angay ikonsiderar sa pagtuon sa reaktibiti sa bisan unsang materyal sa electrode. Tungod kay kini naghulagway sa kinaiya sa mga electron kung ang materyal gipailalom sa mga eksternal nga pagbag-o. Busa, gikinahanglan nga banabanaon ang mga enerhiya sa electron band gap sa HOMO/LUMO alang sa tanan nga mga istruktura nga gitun-an. Ang Talaan 2 nagpakita sa mga pagbag-o sa mga enerhiya sa HOMO/LUMO sa 3PVA-(C10)2Na Alg ug Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg tungod sa pagdugang sa glycerol. Sumala sa ref47, ang kantidad sa Eg sa 3PVA-(C10)2Na Alg kay 0.2908 eV, samtang ang kantidad sa Eg sa istruktura nga nagpakita sa posibilidad sa ikaduhang interaksyon (ie, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) kay 0.5706 eV.
Apan, nakita nga ang pagdugang og glycerol miresulta sa gamay nga pagbag-o sa Eg value sa 3PVA-(C10)2NaAlg. Sa dihang ang 3PVA-(C10)2NaAlg nakig-interact sa 1, 2, 3, 4 ug 5 ka glycerol units, ang Eg values ​​niini nahimong 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 ug 0.281 eV, matag usa. Apan, adunay bililhong panabut nga human sa pagdugang og 3 ka glycerol units, ang Eg value nahimong mas gamay kay sa 3PVA-(C10)2NaAlg. Ang modelo nga nagrepresentar sa interaksyon sa 3PVA-(C10)2NaAlg uban sa lima ka glycerol units mao ang labing posible nga interaksyon nga modelo. Kini nagpasabot nga samtang modaghan ang glycerol units, modaghan usab ang posibilidad sa interaksyon.
Samtang, para sa ikaduhang probabilidad sa interaksyon, ang HOMO/LUMO nga mga enerhiya sa mga molekula sa modelo nga nagrepresentar sa Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly ug Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly nahimong 1.343, 1.347, 0.976, 0.607, 0.348 ug 0.496 eV, matag usa. Ang Talaan 2 nagpakita sa gikalkulo nga HOMO/LUMO band gap energies para sa tanang istruktura. Dugang pa, ang parehas nga pamatasan sa mga probabilidad sa interaksyon sa unang grupo gisubli dinhi.
Ang teorya sa banda sa solid state physics nag-ingon nga samtang ang band gap sa usa ka electrode material mokunhod, ang electronic conductivity sa materyal motaas. Ang doping usa ka komon nga pamaagi aron makunhuran ang band gap sa mga sodium-ion cathode materials. Gigamit ni Jiang et al. ang Cu doping aron mapaayo ang electronic conductivity sa β-NaMnO2 layered materials. Gamit ang mga kalkulasyon sa DFT, ilang nakita nga ang doping nakakunhod sa band gap sa materyal gikan sa 0.7 eV ngadto sa 0.3 eV. Kini nagpakita nga ang Cu doping nagpauswag sa electronic conductivity sa β-NaMnO2 material.
Ang MESP gihubit isip ang enerhiya sa interaksyon tali sa distribusyon sa molecular charge ug sa usa ka positibo nga charge. Ang MESP giisip nga usa ka epektibo nga himan alang sa pagsabot ug paghubad sa mga kabtangan sa kemikal ug reaktibiti. Ang MESP magamit aron masabtan ang mga mekanismo sa interaksyon tali sa mga polymeric nga materyales. Ang MESP naghulagway sa distribusyon sa charge sulod sa compound nga gitun-an. Dugang pa, ang MESP naghatag og impormasyon bahin sa mga aktibo nga site sa mga materyales nga gitun-an32. Ang Figure 3 nagpakita sa mga MESP plot sa 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, ug 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly nga gitagna sa lebel sa teorya nga B3LYP/6-311G(d, p).
Mga kontorno sa MESP nga gikalkulo gamit ang B3LYP/6-311 g(d, p) para sa (a) Gly ug 3PVA − 2Na Alg nga nakig-interact sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ug (f) 5 Gly.
Samtang, ang Fig. 4 nagpakita sa gikalkulo nga mga resulta sa MESP para sa Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg − 2Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg − 3gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly ug Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly, matag usa. Ang gikalkulo nga MESP girepresentahan isip usa ka contour behavior. Ang mga contour lines girepresentahan sa lain-laing mga kolor. Ang matag kolor nagrepresentar sa lain-laing electronegativity value. Ang pula nga kolor nagpakita sa mga highly electronegative o reactive sites. Samtang, ang dilaw nga kolor nagrepresentar sa neutral sites 49, 50, 51 sa istruktura. Ang mga resulta sa MESP nagpakita nga ang reaktibidad sa 3PVA-(C10)2Na Alg misaka uban sa pagtaas sa pula nga kolor sa palibot sa gitun-an nga mga modelo. Samtang, ang intensidad sa pula nga kolor sa mapa sa MESP sa Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg model molecule mikunhod tungod sa interaksyon sa lain-laing glycerol content. Ang pagbag-o sa distribusyon sa pula nga kolor sa palibot sa gisugyot nga istruktura nagpakita sa reaktibidad, samtang ang pagtaas sa intensidad nagpamatuod sa pagtaas sa electronegativity sa 3PVA-(C10)2Na Alg model molecule tungod sa pagtaas sa glycerol content.
Ang B3LYP/6-311 g(d, p) gikalkulo nga MESP Term sa 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg nga nakig-interact sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, ug (f) 6 Gly.
Ang tanang gisugyot nga mga istruktura adunay ilang kaugalingong mga thermal parameter sama sa enthalpy, entropy, kapasidad sa kainit, libreng enerhiya ug kainit sa pagporma nga gikalkulo sa lain-laing mga temperatura sa range gikan sa 200 K ngadto sa 500 K. Aron ihulagway ang kinaiya sa mga pisikal nga sistema, dugang pa sa pagtuon sa ilang elektronik nga kinaiya, gikinahanglan usab nga tun-an ang ilang thermal nga kinaiya isip usa ka function sa temperatura tungod sa ilang interaksyon sa usag usa, nga mahimong kalkulado gamit ang mga equation nga gihatag sa Table 1. Ang pagtuon niining mga thermal parameter giisip nga usa ka importante nga timailhan sa pagtubag ug kalig-on sa maong mga pisikal nga sistema sa lain-laing mga temperatura.
Mahitungod sa enthalpy sa PVA trimer, una kini nga mo-react sa NaAlg dimer, dayon pinaagi sa OH group nga gilakip sa carbon atom #10, ug sa katapusan sa glycerol. Ang enthalpy usa ka sukod sa enerhiya sa usa ka thermodynamic system. Ang enthalpy katumbas sa kinatibuk-ang kainit sa usa ka sistema, nga katumbas sa internal nga enerhiya sa sistema dugang ang produkto sa volume ug pressure niini. Sa ato pa, ang enthalpy nagpakita kung pila ka kainit ug trabaho ang gidugang o gikuha gikan sa usa ka substansiya52.
Ang Figure 5 nagpakita sa mga pagbag-o sa enthalpy atol sa reaksyon sa 3PVA-(C10)2Na Alg nga adunay lain-laing konsentrasyon sa glycerol. Ang mga minubo nga A0, A1, A2, A3, A4, ug A5 nagrepresentar sa mga molekula sa modelo nga 3PVA-(C10)2Na Alg, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly, ug 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly, matag usa. Ang Figure 5a nagpakita nga ang enthalpy motaas uban sa pagtaas sa temperatura ug sulod sa glycerol. Ang enthalpy sa istruktura nga nagrepresentar sa 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (ie, A5) sa 200 K kay 27.966 cal/mol, samtang ang enthalpy sa istruktura nga nagrepresentar sa 3PVA-2NaAlg sa 200 K kay 13.490 cal/mol. Sa katapusan, tungod kay positibo ang enthalpy, kini nga reaksyon kay endothermic.
Ang entropy gihubit isip sukod sa dili magamit nga enerhiya sa usa ka sirado nga thermodynamic system ug kanunay nga giisip nga sukod sa disorder sa sistema. Gipakita sa Figure 5b ang pagbag-o sa entropy sa 3PVA-(C10)2NaAlg uban sa temperatura ug kung giunsa kini nakig-uban sa lainlaing mga yunit sa glycerol. Gipakita sa graph nga ang entropy nagbag-o nga linear samtang ang temperatura motaas gikan sa 200 K ngadto sa 500 K. Klaro nga gipakita sa Figure 5b nga ang entropy sa 3PVA-(C10)2NaAlg model lagmit nga moabot sa 200 cal/K/mol sa 200 K tungod kay ang 3PVA-(C10)2NaAlg model nagpakita og gamay nga lattice disorder. Samtang motaas ang temperatura, ang 3PVA-(C10)2NaAlg model mahimong disordered ug nagpatin-aw sa pagtaas sa entropy uban sa pagtaas sa temperatura. Dugang pa, klaro nga ang istruktura sa 3PVA-C102NaAlg-5Gly adunay labing taas nga kantidad sa entropy.
Ang parehas nga pamatasan makita sa Figure 5c, nga nagpakita sa pagbag-o sa kapasidad sa kainit uban sa temperatura. Ang kapasidad sa kainit mao ang gidaghanon sa kainit nga gikinahanglan aron mabag-o ang temperatura sa usa ka gihatag nga kantidad sa substansiya sa 1 °C47. Ang Figure 5c nagpakita sa mga pagbag-o sa kapasidad sa kainit sa molekula sa modelo nga 3PVA-(C10)2NaAlg tungod sa mga interaksyon sa 1, 2, 3, 4, ug 5 nga mga yunit sa glycerol. Ang figure nagpakita nga ang kapasidad sa kainit sa modelo nga 3PVA-(C10)2NaAlg nagdugang nga linearly uban sa temperatura. Ang naobserbahan nga pagtaas sa kapasidad sa kainit uban sa pagtaas sa temperatura gipahinungod sa mga vibrations sa thermal sa phonon. Dugang pa, adunay ebidensya nga ang pagtaas sa sulud sa glycerol nagdala sa pagtaas sa kapasidad sa kainit sa modelo nga 3PVA-(C10)2NaAlg. Dugang pa, ang istruktura nagpakita nga ang 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly adunay labing taas nga kantidad sa kapasidad sa kainit kung itandi sa ubang mga istruktura.
Ang ubang mga parametro sama sa libreng enerhiya ug katapusang kainit sa pagporma gikalkulo alang sa gitun-an nga mga istruktura ug gipakita sa Figure 5d ug e, matag usa. Ang katapusang kainit sa pagporma mao ang kainit nga gipagawas o nasuhop atol sa pagporma sa usa ka puro nga substansiya gikan sa mga elemento niini ubos sa kanunay nga presyur. Ang libreng enerhiya mahimong ipasabot isip usa ka kabtangan nga susama sa enerhiya, i.e., ang bili niini nagdepende sa gidaghanon sa substansiya sa matag thermodynamic nga estado. Ang libreng enerhiya ug kainit sa pagporma sa 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly mao ang labing ubos ug -1318.338 ug -1628.154 kcal/mol, matag usa. Sa kasukwahi, ang istruktura nga nagrepresentar sa 3PVA-(C10)2NaAlg adunay labing taas nga libre nga enerhiya ug mga kantidad sa kainit sa pagporma nga -690.340 ug -830.673 kcal/mol, matag usa, kon itandi sa ubang mga istruktura. Sama sa gipakita sa Figure 5, lain-laing mga thermal nga kabtangan ang nausab tungod sa interaksyon sa glycerol. Ang Gibbs free energy negatibo, nga nagpakita nga ang gisugyot nga istruktura lig-on.
Gikalkulo sa PM6 ang mga thermal parameter sa puro nga 3PVA- (C10) 2Na Alg (modelo A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (modelo A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (modelo A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (modelo A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (modelo A4), ug 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (modelo A5), diin ang (a) mao ang enthalpy, (b) entropy, (c) kapasidad sa kainit, (d) libre nga enerhiya, ug (e) kainit sa pagporma.
Sa laing bahin, ang ikaduhang interaction mode tali sa PVA trimer ug dimeric NaAlg mahitabo sa terminal ug middle OH groups sa PVA trimer structure. Sama sa unang grupo, ang thermal parameters gikalkulo gamit ang parehas nga lebel sa teorya. Gipakita sa Figure 6a-e ang mga variation sa enthalpy, entropy, heat capacity, free energy ug, sa katapusan, heat of formation. Gipakita sa Figures 6a-c nga ang enthalpy, entropy ug heat capacity sa Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg nagpakita sa parehas nga pamatasan sama sa unang grupo kung makig-interact sa 1, 2, 3, 4, 5 ug 6 glycerol units. Dugang pa, ang ilang mga kantidad anam-anam nga motaas uban sa pagtaas sa temperatura. Dugang pa, sa gisugyot nga Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg model, ang enthalpy, entropy ug heat capacity nga mga kantidad misaka uban sa pagtaas sa glycerol content. Ang mga minubo nga B0, B1, B2, B3, B4, B5 ug B6 nagrepresentar sa mosunod nga mga istruktura matag usa: Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 2gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 3gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 4 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 5 Gly ug Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Sama sa gipakita sa Fig. 6a–c, klaro nga ang mga kantidad sa enthalpy, entropy ug heat capacity motaas samtang ang gidaghanon sa mga glycerol unit motaas gikan sa 1 ngadto sa 6.
Gikalkulo sa PM6 ang mga thermal parameter sa puro nga Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (modelo B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (modelo B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (modelo B2), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (modelo B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (modelo B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (modelo B5), ug Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (modelo B6), lakip ang (a) enthalpy, (b) entropy, (c) heat capacity, (d) free energy, ug (e) heat of formation.
Dugang pa, ang istruktura nga nagrepresentar sa Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly adunay pinakataas nga kantidad sa enthalpy, entropy ug heat capacity kon itandi sa ubang mga istruktura. Taliwala niini, ang ilang mga kantidad misaka gikan sa 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K ug 131.323 kcal/mol sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg ngadto sa 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K ug 275.923 kcal/mol sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly, matag usa.
Apan, ang mga Hulagway 6d ug e nagpakita sa pagsalig sa temperatura sa libre nga enerhiya ug sa katapusang kainit sa pagporma (HF). Ang HF mahimong ipasabot isip pagbag-o sa enthalpy nga mahitabo kung ang usa ka mole sa usa ka substansiya maporma gikan sa mga elemento niini ubos sa natural ug standard nga mga kondisyon. Makita gikan sa hulagway nga ang libre nga enerhiya ug ang katapusang kainit sa pagporma sa tanan nga gitun-an nga mga istruktura nagpakita og linear nga pagsalig sa temperatura, i.e., kini hinay-hinay ug linear nga pagtaas uban sa pagtaas sa temperatura. Dugang pa, gikumpirma usab sa hulagway nga ang istruktura nga nagrepresentar sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly adunay labing ubos nga libre nga enerhiya ug labing ubos nga HF. Ang duha ka mga parameter mikunhod gikan sa -758.337 ngadto sa -899.741 K cal/mol sa termino nga 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly ngadto sa -1,476.591 ug -1,828.523 K cal/mol. Makita gikan sa mga resulta nga ang HF ​​mikunhod uban sa pagtaas sa mga yunit sa glycerol. Kini nagpasabot nga tungod sa pagdaghan sa mga functional group, ang reactivity mosaka usab ug busa gamay ra ang enerhiya nga gikinahanglan aron mahimo ang reaksyon. Kini nagpamatuod nga ang plasticized PVA/NaAlg magamit sa mga baterya tungod sa taas nga reactivity niini.
Sa kinatibuk-an, ang mga epekto sa temperatura gibahin sa duha ka klase: mga epekto sa ubos nga temperatura ug mga epekto sa taas nga temperatura. Ang mga epekto sa ubos nga temperatura kasagarang mabati sa mga nasud nga nahimutang sa taas nga latitud, sama sa Greenland, Canada, ug Russia. Sa tingtugnaw, ang temperatura sa hangin sa gawas niining mga lugara ubos kaayo sa zero degrees Celsius. Ang kinabuhi ug performance sa mga lithium-ion nga baterya mahimong maapektuhan sa ubos nga temperatura, labi na kadtong gigamit sa mga plug-in hybrid electric vehicle, pure electric vehicle, ug hybrid electric vehicle. Ang pagbiyahe sa kawanangan usa pa ka bugnaw nga palibot nga nanginahanglan og lithium-ion nga baterya. Pananglitan, ang temperatura sa Mars mahimong moubos ngadto sa -120 degrees Celsius, nga usa ka dakong babag sa paggamit sa lithium-ion nga baterya sa spacecraft. Ang ubos nga temperatura sa pag-operate mahimong mosangpot sa pagkunhod sa charge transfer rate ug chemical reaction activity sa mga lithium-ion nga baterya, nga moresulta sa pagkunhod sa diffusion rate sa mga lithium ion sulod sa electrode ug ionic conductivity sa electrolyte. Kini nga pagkadaot moresulta sa pagkunhod sa kapasidad ug gahum sa enerhiya, ug usahay bisan sa pagkunhod sa performance53.
Ang epekto sa taas nga temperatura mahitabo sa mas lapad nga han-ay sa mga palibot sa aplikasyon, lakip ang taas ug ubos nga temperatura nga mga palibot, samtang ang epekto sa ubos nga temperatura limitado lamang sa mga palibot sa aplikasyon nga ubos ang temperatura. Ang epekto sa ubos nga temperatura panguna nga gitino sa temperatura sa palibot, samtang ang epekto sa taas nga temperatura kasagaran mas tukma nga gipahinungod sa taas nga temperatura sulod sa lithium-ion nga baterya atol sa operasyon.
Ang mga baterya sa Lithium-ion makamugna og kainit ubos sa mga kondisyon sa taas nga kuryente (lakip ang paspas nga pag-charge ug paspas nga pag-discharge), nga hinungdan sa pagsaka sa internal nga temperatura. Ang pagkaladlad sa taas nga temperatura mahimo usab nga hinungdan sa pagkadaot sa performance sa baterya, lakip ang pagkawala sa kapasidad ug gahum. Kasagaran, ang pagkawala sa lithium ug ang pagbawi sa mga aktibo nga materyales sa taas nga temperatura mosangpot sa pagkawala sa kapasidad, ug ang pagkawala sa gahum tungod sa pagtaas sa internal nga resistensya. Kung ang temperatura dili na makontrol, mahitabo ang thermal runaway, nga sa pipila ka mga kaso mahimong mosangpot sa kusang pagkasunog o bisan pagbuto.
Ang mga kalkulasyon sa QSAR usa ka pamaagi sa pagmodelo sa komputasyon o matematika nga gigamit aron mailhan ang mga relasyon tali sa biyolohikal nga kalihokan ug mga kabtangan sa istruktura sa mga compound. Ang tanan nga gidisenyo nga mga molekula gi-optimize ug ang pipila ka mga kabtangan sa QSAR gikalkulo sa lebel sa PM6. Ang Talaan 3 naglista sa pipila sa gikalkulo nga mga deskriptor sa QSAR. Ang mga pananglitan sa ingon nga mga deskriptor mao ang charge, TDM, total energy (E), ionization potential (IP), Log P, ug polarizability (tan-awa ang Talaan 1 para sa mga pormula aron mahibal-an ang IP ug Log P).
Ang resulta sa kalkulasyon nagpakita nga ang kinatibuk-ang karga sa tanang gitun-an nga mga istruktura kay sero tungod kay naa kini sa ground state. Para sa unang interaction probability, ang TDM sa glycerol kay 2.788 Debye ug 6.840 Debye para sa 3PVA-(C10) 2Na Alg, samtang ang mga TDM values ​​gipataas ngadto sa 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.568 Debye ug 12.779 Debye sa dihang ang 3PVA-(C10) 2Na Alg nakig-interact sa 1, 2, 3, 4 ug 5 ka units sa glycerol, matag usa. Kon mas taas ang TDM value, mas taas ang reactivity niini sa palibot.
Gikalkulo usab ang kinatibuk-ang enerhiya (E), ug ang mga kantidad sa E sa glycerol ug 3PVA-(C10)2 NaAlg nakit-an nga -141.833 eV ug -200092.503 eV, matag usa. Samtang, ang mga istruktura nga nagrepresentar sa 3PVA-(C10)2 NaAlg nakig-interact sa 1, 2, 3, 4 ug 5 ka glycerol units; Ang E mahimong -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 ug -1548.031 eV, matag usa. Ang pagtaas sa sulud sa glycerol mosangpot sa pagkunhod sa kinatibuk-ang enerhiya ug busa sa pagtaas sa reaktibiti. Base sa kalkulasyon sa kinatibuk-ang enerhiya, nahinapos nga ang molekula sa modelo, nga mao ang 3PVA-2Na Alg-5 Gly, mas reaktibo kaysa sa ubang mga molekula sa modelo. Kini nga panghitabo adunay kalabotan sa ilang istruktura. Ang 3PVA-(C10)2NaAlg adunay duha lamang ka -COONa nga grupo, samtang ang ubang mga istruktura adunay duha ka -COONa nga grupo apan adunay daghang OH nga grupo, nga nagpasabot nga ang ilang reaktibidad ngadto sa palibot motaas.
Dugang pa, ang mga ionization energies (IE) sa tanang istruktura gikonsiderar niini nga pagtuon. Ang ionization energy usa ka importante nga parameter alang sa pagsukod sa reactivity sa gitun-an nga modelo. Ang enerhiya nga gikinahanglan aron ibalhin ang usa ka electron gikan sa usa ka punto sa usa ka molekula ngadto sa walay kinutuban gitawag nga ionization energy. Kini nagrepresentar sa degree sa ionization (ie reactivity) sa molekula. Kon mas taas ang ionization energy, mas ubos ang reactivity. Ang mga resulta sa IE sa 3PVA-(C10)2NaAlg nga nakig-interact sa 1, 2, 3, 4 ug 5 ka glycerol units kay -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 ug -9.323 eV, matag usa, samtang ang IEs sa glycerol ug 3PVA-(C10)2NaAlg kay -5.157 ug -9.341 eV, matag usa. Tungod kay ang pagdugang sa glycerol miresulta sa pagkunhod sa IP value, ang molecular reactivity misaka, nga nagpalambo sa paggamit sa PVA/NaAlg/glycerol model molecule sa mga electrochemical device.
Ang ikalima nga descriptor sa Table 3 mao ang Log P, nga mao ang logarithm sa partition coefficient ug gigamit sa paghulagway kung ang istruktura nga gitun-an kay hydrophilic o hydrophobic. Ang negatibo nga Log P value nagpakita sa usa ka hydrophilic molecule, nga nagpasabot nga kini dali nga matunaw sa tubig ug dili maayo nga matunaw sa organic solvents. Ang positibo nga value nagpakita sa kaatbang nga proseso.
Base sa nakuha nga mga resulta, mahimong mahinuha nga ang tanang istruktura kay hydrophilic, tungod kay ang ilang Log P values ​​​​(3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly ug 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) kay -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 ug -8.504, matag usa, samtang ang Log P value sa glycerol kay -1.081 lamang ug ang 3PVA-(C10)2Na Alg kay -3.100 lamang. Kini nagpasabot nga ang mga kabtangan sa istruktura nga gitun-an mausab samtang ang mga molekula sa tubig ilakip sa istruktura niini.
Sa katapusan, ang polarizability sa tanang istruktura gikalkulo usab sa lebel sa PM6 gamit ang semi-empirical nga pamaagi. Nahisgotan na kaniadto nga ang polarizability sa kadaghanan sa mga materyales nagdepende sa lainlaing mga hinungdan. Ang labing hinungdanon nga hinungdan mao ang gidaghanon sa istruktura nga gitun-an. Alang sa tanan nga istruktura nga naglambigit sa unang klase sa interaksyon tali sa 3PVA ug 2NaAlg (ang interaksyon mahitabo pinaagi sa carbon atom number 10), ang polarizability gipauswag pinaagi sa pagdugang sa glycerol. Ang polarizability motaas gikan sa 29.690 Å ngadto sa 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 ug 54.638 Å tungod sa mga interaksyon sa 1, 2, 3, 4 ug 5 ka glycerol units. Busa, nakit-an nga ang molekula sa modelo nga adunay pinakataas nga polarizability mao ang 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, samtang ang molekula sa modelo nga adunay pinakagamay nga polarizability mao ang 3PVA-(C10)2NaAlg, nga 29.690 Å.
Ang ebalwasyon sa mga QSAR descriptor nagbutyag nga ang istruktura nga nagrepresentar sa 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly mao ang labing reaktibo alang sa unang gisugyot nga interaksyon.
Para sa ikaduhang interaction mode tali sa PVA trimer ug sa NaAlg dimer, ang mga resulta nagpakita nga ang ilang mga charge parehas sa gisugyot sa miaging seksyon para sa unang interaction. Ang tanang istruktura walay electronic charge, nga nagpasabot nga silang tanan naa sa ground state.
Sama sa gipakita sa Talaan 4, ang mga kantidad sa TDM (gikalkulo sa lebel sa PM6) sa Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg misaka gikan sa 11.581 Debye ngadto sa 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, ug 15.756 sa dihang ang Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg nakig-reaksyon sa 1, 2, 3, 4, 5, ug 6 ka yunit sa glycerol. Apan, ang kinatibuk-ang enerhiya mokunhod uban sa pagtaas sa gidaghanon sa mga yunit sa glycerol, ug kung ang Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg makig-uban sa usa ka piho nga gidaghanon sa mga yunit sa glycerol (1 hangtod 6), ang kinatibuk-ang enerhiya kay − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, ug − 1637.432 eV, matag usa.
Para sa ikaduhang interaction probability, ang IP, Log P ug polarizability gikalkulo usab sa PM6 level sa teorya. Busa, ilang gikonsiderar ang tulo ka labing gamhanang descriptor sa molecular reactivity. Para sa mga istruktura nga nagrepresentar sa End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg nga nakig-interact sa 1, 2, 3, 4, 5 ug 6 glycerol units, ang IP misaka gikan sa −9.385 eV ngadto sa −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 ug −8.900 eV. Apan, ang gikalkulo nga Log P value mas ubos tungod sa plasticization sa End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg nga adunay glycerol. Samtang motaas ang glycerol content gikan sa 1 ngadto sa 6, ang mga kantidad niini mahimong -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 ug -10.53 imbes nga -3.643. Sa katapusan, ang datos sa polarizability nagpakita nga ang pagdugang sa glycerol content miresulta sa pagdugang sa polarizability sa Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. Ang polarizability sa model molecule nga Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg misaka gikan sa 31.703 Å ngadto sa 63.198 Å human sa interaksyon sa 6 ka glycerol units. Importante nga matikdan nga ang pagdugang sa gidaghanon sa glycerol units sa ikaduhang interaction probability gihimo aron kumpirmahon nga bisan pa sa daghang gidaghanon sa mga atomo ug komplikado nga istruktura, ang performance molambo gihapon uban sa pagdugang sa glycerol content. Busa, maingon nga ang magamit nga modelo sa PVA/Na Alg/glycerin mahimong makapuli sa bahin sa mga baterya sa lithium-ion, apan kinahanglan ang dugang nga panukiduki ug pag-uswag.
Ang pag-ila sa kapasidad sa pagbugkos sa usa ka nawong ngadto sa usa ka adsorbate ug pag-evaluate sa talagsaon nga mga interaksyon tali sa mga sistema nanginahanglan og kahibalo sa klase sa bond nga naglungtad tali sa bisan unsang duha ka atomo, ang pagkakomplikado sa intermolecular ug intramolecular nga mga interaksyon, ug ang distribusyon sa electron density sa nawong ug sa adsorbent. Ang electron density sa bond critical point (BCP) tali sa mga interacting atomo importante alang sa pagtimbang-timbang sa kusog sa bond sa QTAIM analysis. Kon mas taas ang electron charge density, mas lig-on ang covalent interaction ug, sa kinatibuk-an, mas taas ang electron density niining mga kritikal nga punto. Dugang pa, kon ang total electron energy density (H(r)) ug ang Laplace charge density (∇2ρ(r)) ubos sa 0, kini nagpakita sa presensya sa covalent (general) nga mga interaksyon. Sa laing bahin, kon ang ∇2ρ(r) ug H(r) mas dako sa 0.54, kini nagpakita sa presensya sa non-covalent (closed shell) nga mga interaksyon sama sa huyang nga hydrogen bond, van der Waals forces ug electrostatic interactions. Ang pag-analisa sa QTAIM nagpadayag sa kinaiya sa mga non-covalent nga interaksyon sa gitun-an nga mga istruktura sama sa gipakita sa Mga Hulagway 7 ug 8. Base sa pag-analisa, ang mga molekula sa modelo nga nagrepresentar sa 3PVA − 2Na Alg ug Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg nagpakita og mas taas nga kalig-on kaysa sa mga molekula nga nakig-interact sa lainlaing mga yunit sa glycine. Kini tungod kay ang daghang mga non-covalent nga interaksyon nga mas kaylap sa istruktura sa alginate sama sa mga electrostatic interaction ug hydrogen bonds nagtugot sa alginate sa pagpalig-on sa mga composite. Dugang pa, ang among mga resulta nagpakita sa kamahinungdanon sa mga non-covalent nga interaksyon tali sa mga molekula sa modelo nga 3PVA − 2Na Alg ug Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg ug glycine, nga nagpakita nga ang glycine adunay hinungdanon nga papel sa pag-usab sa kinatibuk-ang elektronik nga palibot sa mga composite.
Pag-analisa sa QTAIM sa molekula sa modelo nga 3PVA − 2NaAlg nga nakig-interact sa (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ug (f) 5Gly.