鋰電池因其較高能量密度受到學術界和工業界的廣泛關注。電解液作為鋰電池的一個關鍵組成，對鋰電池性能具有十分重要的影響。離子液體是由有機陽離子以及有機或無機陰離子所組成的室溫有機熔融鹽，具有蒸氣壓低、熔點低、不易揮發、不易燃燒、導電性好、抗電化學氧化還原、電化學窗口寬、熱穩定性高以及結構可調諧等特性，得到了廣泛的研究與應用。

一 ? 力場輔助工具-AuToFF

1.1 確定起始構型 確定雙(氟磺酰)亞胺(FSI)陰離子結構，可選擇點擊AuToFF程序-離子液體模塊進行2D建模（如圖1），點擊“ 生成3d結構視圖 ”按鈕即可3D顯示。

圖1.1.1 ?創建FSI分子結構

完成分子建模后，可以支持多種結構文件類型下載，包括.pdb、.mol、.mol2、.xyz

圖1.1.2 ?下載結構文件

下載FSI分子的pdb結構文件如下：

同理，建立了THF分子結構如下：

圖1.1.3 ?創建THF分子結構

THF分子的pdb結構文件如下：

同理，建立了TTE分子結構如下：

圖1.1.4 ?創建TTE分子結構

TTE分子的pdb結構文件如下：

還建立了鋰離子結構，鋰離子的pdb結構文件如下：

1.2 選用適當力場和模擬軟件 選擇適當的力場是進行MD模擬的基礎，可以快速地獲得準確的模擬結果。針對離子液體FSI選擇OPLS力場即可，確定原子類型。

圖1.2.1 ?根據力場選擇原子類型

注意： * 點擊結構視圖中原子可進行配置原子類型

1.3 生成拓撲文件 根據力場的選擇即可生成拓撲文件的相關力場參數，包括LJ、鍵、鍵角、二面角參數，原子電荷。此外生成拓撲文件可支持多款計算軟件，包括：GROMACS、LAMMPS、AMBER、Moltemplate、OpenMM、TINKER、CHARMM。下載的文件夾中除了力場拓撲文件之外還包含力場參數的文獻來源。

圖1.3.1 ?生成拓撲文件

注意:

* 點擊下方顯示標簽按鈕即可顯示元素名稱、原子ID、原子電荷。

* 用戶也可通過 編輯 按鈕進行自行修改力場參數信息。

二 ? 模擬體系建模

2.1 構建體系

首先，創建模擬體系。通過Packmol軟件，我們將離子液體的組成分子放入一個立方體的模擬盒子中。這個過程中立方體的盒子大小要略大于同等密度下離子液體所需要的體積，以保證有足夠的空間使得離子液體分子能夠隨機的分布并且模擬可以快速平衡。將AuToFF創建并下載好每個組分的拓撲文件，然后把pdb文件拷貝到packmol文件夾，調用packmol程序生成模擬的盒子。Packmol輸入文件model.inp如下：

運行?packmol < model.inp?可生成model.pdb文件，該文件包含了鋰離子離子液體電解質模擬體系中所有原子的坐標，但缺少鍵、鍵角等拓撲結構信息。將得到的model.pdb導入到VMD顯示如下：

圖2.1.1 ?模擬體系初始構型

2.2 構建拓撲文件 拓撲文件是gromacs運行模擬所必需的文件，它提供了模擬體系中所有分子的拓撲結構、力場文件的引用、約束力參數……；拓撲文件必須包含三個層次：

參數級別：這一部分包括了力場設定

分子定義級別：這一部分包含了一個或多個分子對應的.itp文件。實際上，.itp 文件可以看做是 .top 文件分子定義級別（針對每單個分子）單獨拿出儲存的信息，它們形成了一個嵌套式的引用關系

體系級別：只包含體系的特定信息

鋰離子離子液體電解質模擬體系的top文件model.top如下：

編輯：黃飛

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