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Selective tuning cation coordination variations for developing high-performance N-type solid-state ionic thermoelectric materials
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DOI：10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127042.png)
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摘要
En 中文
随着全球能源消耗的增加和环保意识的提高，离子热电（i-TE）材料因其能以低成本提供毫伏级热电势，在利用低品位热能提升能源效率方面展现出巨大潜力。然而，i-TE材料在性能和稳定性方面亟待显著提升，特别是n型材料的稀缺性以及热电势调控机制的不明确性限制了其实际应用。本研究提出了一种通过选择性引入阳离子（X = Li+, Na+, Mg2+, Zn2+）并利用其与聚氧化乙烯（PEO）中醚氧原子的独特配位能力来调控离子热电性能的新策略。通过精确控制阳离子-阴离子扩散系数和Eastman熵变，成功制备出高性能n型固态i-TE材料。MD模拟结果表明，二价阳离子（Mg2+和Zn2+）在增强热电势方面优于单价阳离子（Li+和Na+），在X/EO摩尔比为0.15时表现出更大的熵变和扩散率差异。此外，实验结果显示，二价复合物PEO/MgTFSI2的热电势（-6.18 mV K-1）显著高于单价复合物PEO/LiTFSI（-1.6 mV K-1）。这些发现与模拟结果高度一致，验证了阳离子配位调控在调节热电性能中的有效性，为设计PEO基n型固态i-TE材料提供了有前景的途径。
Keyword:
N -type ionic thermoelectric materials
Thermopower tuning
Cation coordination ability
Molecular dynamics simulation
Performance enhancement
期刊
IF:
5.8
论文数:
2.6W
被引数:
10.2W
机构
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