I en ny artikel publicerad i den vetenskapliga tidskriften Kommunikationskemi , en forskargrupp vid Uppsala universitet visar, använder datorsimuleringar, att joner inte alltid beter sig som förväntat. I sin forskning om smälta salter, de kunde se det, i vissa fall, jonerna i saltblandningen de studerade påverkar varandra så mycket att de till och med kan röra sig i "fel" riktning – dvs. mot en elektrod med samma laddning.

Forskning om nästa generations batterier pågår inom många akademiska discipliner. Forskare vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, Uppsala universitet har utvecklat och studerat en modell för alkalihalider, varav vanligt bordssalt (natriumklorid) är det mest kända exemplet. Om dessa ämnen värms upp till flera hundra grader Celsius, de blir elektriskt ledande vätskor som kallas "smälta salter". Smälta salter används redan i energisammanhang:för koncentrerad solkraft i Saharaöknen och som elektrolyter i smältsaltbatterier som kan användas för storskalig lagring av el.

Trots deras utbredda användning, några av det smälta saltets grundläggande egenskaper är ännu inte helt klarlagda. När det kommer till batterier, att optimera konduktiviteten är ett vanligt mål. För att producera ett batteri som är så effektivt som möjligt, Det är viktigt att veta vad som händer med enskilda joner. Det är vad Uppsalaforskarna nu undersöker med sina simuleringar.

"I det långa loppet, Syftet med denna forskning är att utveckla fysikaliska modeller för biologiska molekyler. Men dessa salter är relativt enkla och gör en bra testbädd, säger professor David van der Spoel, gruppledaren för modelleringsprojektet.

Dock, forskarnas simuleringar visar att salterna inte är så enkla som de kan verka vid första anblicken, och att de har några intressanta egenskaper, speciellt om olika alkalihalider blandas ihop.

I en förenklad teori, joner som rör sig i ett elektriskt fält (till exempel i ett batteri) interagerar inte med varandra och påverkas enbart av det elektriska fältet. I deras nyligen publicerade studie, forskarna kunde visa att detta inte alltid är sant. Studien visar hur, i en blandning av litiumjoner med joner av fluorid, klorid och jodid, de lättare anjonerna, fluor och klorid, röra sig mot den negativa katoden tillsammans med litiumjonerna i en (simulerad) batterielektrolyt.

"De negativa jonerna attraheras både av litiumjonerna och av den positiva anoden, och nettoeffekten av dessa krafter gör att de lättare anjonerna rör sig långsamt mot katoden, eftersom de positiva litiumjonerna också rör sig i den riktningen, " säger den första författaren till studien, Marie-Madeleine Walz.

I sin fortsatta forskning, gruppen ska utveckla en vattenmodell för att studera interaktionen mellan vattenmolekyler och joner. Deras utredning kommer att omfatta till exempel, hur jonernas egenskaper påverkas av ett elektriskt fält när det finns vatten i blandningen.