1、尊敬的各位评委老师，大家好，我的毕业论文题目是论文的主要内容有：介绍了研究背景与研究方法，用该方法分别对三种电解液体系进行研究，最后做了总结和展望。首先谈谈论文的研究目的与意义。随着化石燃料的耗尽，以及能源安全问题的凸显，人类对新型环保能源的需求日益迫切。一方面，针对使用化石燃料产生的温室气体和各种有害物质，人们更倾向在人群密集的地方使用清洁能源，即电能。大家可以感受到如今新能源汽车的比重飞速增加。另一方面，清洁的可再生能源(太阳能，风能等等) 是间歇的且不可控的，在电网中的使用需要依赖大型储能设备的协调。如今，发展电能存储系统，充分利用清洁可再生能源发电技术，已经成为国内外发展新型环保能源的
2、一大研究热点。两个方面归结与电化学储能设备的发展，因此，做与电池相关的研究是具有实际意义的。电化学储能包括铅酸电池、镍金属电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、镁离子电池等等。锂离子电池、液流电池是近年来发展起来的电化学储能技术，具有能量密度高、循环寿命长等各方面优势，目前已逐渐投入电网的应用中。镁离子电池作为新兴的技术，也具有一定的潜力。这三种电池也是本文研究的体系，将在下面主要工作部分分别做具体介绍。说到电池，我们不得不提到电解液。电解质溶液即电解液，是电解质溶于电离溶剂而形成的导电溶液。电解液是二次电池不可或缺的组成部分，起到阻隔正负极防止短路，并在正负电极之间运输带电离子的作用，是影响
3、电池性能的关键因素之一。一般来说，理想的电解液需要满足以下条件：有较高的化学和电化学稳定性；粘度低，电导率和载电离子的迁移数高；热稳定性良好；对环境友好；生产成本低等。电解液的研究一般包括电化学性能测试，物理性能测试和表征以及分子动力学分析等等。常用的电化学性能测试方法有循环伏安法(CV)，电化学阻抗谱(EIS) 和电导率测试等。然而，性能测试只能体现已经制作出的电解液的各项指标，能够提供优化的方向，但对优化方法的启发帮助有限。而表征和模拟，即对电解液的溶剂化结构和分子动力学分析能从本质上研究它的溶解机理以及载电离子的运动，更有助于对电解液的成分进行优化，或发展新的更有效的材料。表征方法有傅里
4、叶红外光谱(FTIR)，X 射线衍射(XRD)，拉曼光谱，核磁共振谱(NMR)等，通过这类方法能够得到电解液中分子结构或分子间相互作用的相关信息，在原位反应实验中还能实时监控反应过程的中间产物。分子动力学的分析则是运用分子动力学(Molecular Dynamics，MD)模拟，量子化学计算(量化计算)等模拟方法，研究电解液中活性物质的溶剂化结构以及分子/离子运动方式。早在 1989 年，Hyodo 小组运用拉曼光谱研究了无水电解液的溶剂化结构以及阳离子与溶剂分子之间的相互作用。在以往的电解液结构的理论研究中，MD 是应用最广泛的方法之一。Borodin 小组运用MD 对一系列锂离子电解液体系
5、进行了研究。 他们从理论角度推算出锂离子在 TFSI-，EC，PC 等环境中的溶剂化结构，以及溶剂化层与外界之间的分子交换，从而揭示了锂离子在电解液中的运动机理。研究方法：下面我们将针对表征和理论分析阶段，主要讨论运用 NMR 谱和基于密度泛函理论(DFT)的量化计算方法对电解液的溶剂化结构和分子运动进行讨论分析。NMR 是近几十年来发展起来的新型技术，作为一种无损测量技术，它可以从原子级别测定物质的化学成分和内部结构，因此被广泛应用于分析化学、生物医药、材料检测、石油勘探和水资源探查等研究领域。原子周围的磁场变化是决定 NMR 谱图中化学位移的重要因素，化学位移信息反映了原子周围的化学环境。
6、在电解液的结构与溶解机理分析中，我们希望借助 NMR 技术来研究分子- 分子、分子-离子、离子-离子间的相互作用。核磁共振在电解液结构的研究中已发挥了重要作用。Lucht 小组对 LiPF6、EC、DMC和 DEC 组成的电解液进行了 13C NMR 检测，溶剂分子的化学位移随着锂离子的浓度发生了明显的变化，有力地证实了相对 DMC 和 DEC，EC 与锂离子之间的相互作用更强。Bogle 等人首次运用 17O NMR 作为精确的检测手段来探究无水电解液中锂离子与碳酸盐溶剂之间的相互作用。该研究通过改变 LiPF6 在 EC 和 DMC 中的浓度以及溶剂成分的比例，获得信息丰富的谱图，从而较为
7、精确地勾勒出了锂离子在电解液中的溶剂化结构，并且证明了 EC 比 DMC 更容易和锂离子配位。另一方面，理论计算的方法能更直观地反映分子/离子间的相互作用，给出具体的配位结构。相比量化计算和 MD，量子化学方法在计算中考虑到了原子中电子的运动，精度更高。相比之下，量化计算更适合用于化学分析。密度泛函理论(DFT)是近几年来比较流行的一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。DFT 用电子密度取代波函数作为研究的基本量，大大简化了理论和计算。与其他解决量子力学多体问题的方法相比，密度泛函理论在精度和效率上都较令人满意。DFT 量化计算虽然起步较晚，但近年来在电解液结构的研究中越来越受欢迎。Li
8、和Balbuena 于 1999 年首次运用 DFT 计算优化了锂离子与碳酸盐分子的配位结构。这是当时的实验条件所不易证明的。随后，科学家们进一步运用量化计算对电解液结构和分子运动进行了分析，包括更精确地描绘出了锂离子在碳酸盐溶剂中的溶剂化结构，溶剂化分子个数，甚至在电极表面的分子交换。除了直接对结构进行优化，DFT 计算还可以模拟分子/离子的电荷密度分布，从而分析分子/离子-分子间的相互作用。核磁共振和量化计算分别在实验和理论方面都是分析结构的理想手段。核磁共振从实验结果推导出结构信息。量化计算则是从理论出发构建结构，进而计算核磁性能参数。核磁性能的计算将两者有机结合起来，相互支持，相互佐证
9、。从实验数据可以直观地联系到图形化的结构上，理论的推导也能马上通过实验数据进行验证。主要工作锂离子电解液中普遍存在溶剂化现象，即带电离子与溶剂分子之间的相互作用。溶剂化在很大程度上决定了电解液的性能。因此深入了解离子的溶剂化结构对电解液的设计改良起到关键作用。碳酸烷基脂，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙脂，具有较高的电化学稳定性，合适的液相温度范围，和较高的安全性，适合做溶剂。双氟磺酰亚胺锂盐(LiTFSI)在锂盐中是最受瞩目的选项之一，因为其中的 TFSI-是带有离域电荷的大型阴离子，它对锂离子的约束力较弱，从而电解液中会有更多的自由锂离子来传输电荷。迄今为止，在锂盐混合电解质的性能方面只
10、有少量的研究。除了配位数的不确定，人们对溶剂化结构的细微变化和溶质溶解的分子动力学所知甚少，主要原因是缺乏有效的实验检测方法。本节研究由 LiTFSI，EC，PC 和 EMC 组成的电解液的溶剂化结构。上文提到 13C 和 17O NMR 用于研究电解液。其中 17O NMR 更具吸引力，因为氧原子的电负性对阳离子敏感，而且 17O 化学位移变化范围很大，从而能够有效检测氧原子和锂离子之间相互作用产生的微小变化。然而 17O NMR 的研究颇具挑战，它是 NMR谱仪最难观测的核之一，原因是能够产生核磁信号的同位素 17O 的天然丰度非常低(0.037%)。高灵敏度 17O NMR 技术，它结合
11、了大样品容量探头和 21.1T 超高场。探头使用复合线圈，能够发射大功率的射频激发信号，并且信号接收灵敏度较高。样品空间直径约为15mm，样品容量高达约 2mL，是 5mm 常规探头的数十倍。较大的样品体积意味着在激发区域内有更多的 17O 核接受激发产生信号，以降低静磁场均匀性的代价换取信号增强。针对磁场不均匀引起的谱线增宽以及 17O 较低的共振频率，我们选择带有超高场磁体(21T)的谱仪。提高共振频率可以使谱峰间距拉大，获得更好的分辨率。由于 17O 的弛豫时间很短，通过缩短脉冲序列中的等待时间，在有限的实验时间内增加信号叠加次数，从而提高谱图的信号强度。运用以上实验方法和技术，我们可以
12、获得高分辨天然丰度 17O NMR 谱图。将 LiTFSI 分别溶于 PC、EMC、即它们的混合物。谱图显示了单独的溶剂以及它们的混合物( 质量比 EC：PC：EMC=4:1:5)的 17O NMR 谱图。由于信噪比和分辨率极佳，我们可以清楚地观察到每个氧原子对应的谱峰。混合溶剂与纯溶剂相比，化学位移没有明显变化，说明不同溶剂分子之间相互作用很弱。将 LiTFSI 分别溶于 PC、EMC、即它们的混合物。随着 LiTFSI 浓度的增加，Oc 的化学位移逐渐向高场偏移(ppm 数值减小) ，Oe 的化学位移向低场偏移(ppm 数值增加)，同时所有谱峰的线宽显著增加。此结果有力地证明了 LiTFS
13、I 分子与溶剂分子，尤其是和 Oc，发生了相互作用。曲线图更直观地显示了化学位移随浓度的变化。Oc 的变化大于 Oe，可以推断锂离子是与 Oc 之间有直接的相互作用，而非 Oe。其中 Oc 的化学位移朝高场方向偏移是由锂离子的电场对氧原子的孤对电子作用而造成的。LiTFSI 溶于 EC/PC/EMC。化学位移和线宽的变化趋势与之前类似。随着 LiTFSI 浓度的增加，溶剂分子的 Oc 峰都向高场偏移， Oe 峰都向低场偏移，且所有谱峰的线宽都显著增加。下面是计算部分。首先计算气相溶剂分子的化学位移，计算结果与实验结果基本相符。图为以 PC 为例，锂离子与 1 至 4 个溶剂分子相互作用。随着溶
14、剂分子的增加，化学位移的计算值越来越接近实验值。当锂离子：溶剂分子=1:4 时，计算值与高浓度的实验值基本相符。在之前的报道中，通过 MD 模拟与 DFT 计算已经验证了锂离子的第一溶剂化层无法容纳五个 EC 分子。因此可以推断每个锂离子与 4 个 Oc 配位从而组成第一溶剂化层，而 Oc 分别由 EC，PC 或 EMC 提供。同时，溶剂化层里的溶剂分子与自由的溶剂分子进行着快速交换。因而在试验中我们观察到的是这两种状态的 17O 化学位移的平均值。这个化学位移平均值实际上是可以通过计算预测的。以 PC 为例。a 表示自由的 PC 分子的数量，V A 表示该状态下 Oc 的化学位移(实验值)，
15、b 表示锂离子的第一溶剂化层中的 PC 分子的数量，V B 表示该状态下 Oc 的化学位移。该结果有力地证明了交换理论。在这种情况下，每个锂离子被四个 PC 分子包围，意味着 LiTFSI 分子在溶液中解离并形成各自的溶剂化层。锂盐解离后的阴离子的表现。TFSI -中磺基氧(Os)的谱峰也随着 LiTFSI 的浓度增加向高场方向偏移最多达 8.5ppm。随着 LiTFSI 浓度的增加，Os 与锂离子发生相互作用的机会也在增加。即 LiTFSI 分子在溶液中的比例越高，锂离子与 TFSI-离子越容易配位。反过来看，随着 LiTFSI 浓度的减小，即溶剂分子的增加，相比 Os 锂离子更倾向于和Oc
16、 配位。在电解液中锂离子若与 TFSI-离子配位，更倾向于和 Os 配位而非电负性更强的氮原子。由于在电解液中锂离子与 TFSI-离子的摩尔比为 1:1，我们将一个 PC 分子替换成一个TFSI-离子成为 LiTFSI(PC)3。经过构型优化之后，溶剂分子向 TFSI-离子靠近，可以看作离子对 Li-TFSI 共享着溶剂化层。TFSI -离子的加入对溶剂化层里的其他溶剂分子的化学位移影响不大。在饱和的 LiTFSI/PC、LiTFSI/EMC 和 LiTFSI/(PC+EMC)电解液中，锂离子的浓度达到最高，且自由的溶剂分子消耗殆尽。这种情况下溶剂分子加上 TFSI-离子的数量则不足以使每个锂
17、离子都形成四配位结构。于是我们引入另一种结构，每个锂离子仍与 4 个氧原子配位，其中的 2 个由 TFSI-离子提供，即每个 TFSI-离子贡献了两个 Os 用来配位。计算所得的 17O 化学位移与饱和溶液的实验结果相符，证明了这两种结构存在的合理性。小结实现天然丰度 17O NMR 高分辨谱图。明确了锂离子在第一溶剂化层中与 4 个氧原子配位，而这些氧原子由溶剂分子和阴离子提供。LiTFSI 在低浓度溶液中解离为锂离子和 TFSI-离子，并形成各自的溶剂化层。随着浓度升高，TFSI-离子逐渐与锂离子配位，配位的 TFSI-离子与溶剂分子之间也存在快速交换。快速交换产生 17O 化学位移平均值
18、。液流RFB 的能量储存在载体为液体的电解质中，电化学活性材料溶解于这种循环流动的液体电解质中。但以目前的发展水平，NRFB 的性能远不及它理论上所具备的能力，主要是因为活性物质的溶解度低。最近，Wei 等人在二茂铁的碳原子上修饰以带电的侧链，四烷基胺，结合阴离子双(三氟甲磺酰)亚胺(TFSI -)，发展出新的氧化还原活性材料，它在无水电解液中具有很高的溶解度。之前的工作通过 1H NMR 和量化计算验证了离子态的侧链有效地增进了 Fc1N112TFSI与混合溶剂之间的相互作用。接下来我们将在理论与实验方面都进一步更完整的调查研究。回顾 1H NMR 的实验结果。当混合溶剂中溶入二茂铁时，溶剂
19、分子的 1H 化学位移并没有发生变化，说明二茂铁与溶剂分子之间的相互作用较弱，未能驱使 1H 谱峰的偏移。饱和 Fc1N112TFSI 溶液的谱图与混合溶剂或低浓度溶液相比，发生了显著的变化。所有谱峰均朝高场方向(ppm 值变小) 平移很大一段距离。以相对位置不变的溶剂峰作为参照（绿） ，除了紫 8 以外，Fc1N112 上的其他碳原子都发生偏移（蓝） 。因此，溶质与溶剂之间的相互作用主要发生在溶质分子的带电官能基团，即侧链上。总之，带电侧链增进了溶质与溶剂之间的相互作用，使 Fc1N112 的溶解度比未修饰的二茂铁高了数十倍13C NMR。所有溶剂的 13C 化学位移变化均在 0.22ppm
20、 范围内，几乎可以忽略不计，Fc1N112 的 13C 化学位移也微乎其微，小于 0.28ppm，说明溶剂与溶质分子之间没有形成化学键。然而，部分原子的 13C 化学位移有着向低场偏移的趋势(向 ppm 值更大的方向)，尤其是在 Fc1N112-TFSI 浓度高的情况。例如 Fc1N112+离子的 C1、C2、C7 、C8以及 PC、EMC 分子的 C3 和 C4，证实了溶质与溶剂分子之间相互作用。在 17O NMR 谱图中，所有的谱峰，都随着 Fc1N112TFSI 浓度的增加而展宽，而化学位移却保持不变。不变的化学位移支持溶质与溶剂分子之间没有化学键的结论。展宽的谱峰说明溶质与溶剂分子之间
21、存在相互作用，而且随着浓度的增加，电解液中的分子运动变得缓慢。在理论计算中，我们针对离子缔合的状态分两种情况讨论，分别为分离和连接。对于离子对 Fc1N112-TFSI 分离的情况，PC 分子的羰基氧(Oc)朝向了 Fc1N112+离子的氮原子，说明溶剂分子通过 Oc 原子与阳离子配位。由于阳离子的正电荷分布在氮原子，而 Oc 携带孤对电子，具有电负性，因此 Oc 会被侧链吸引。对于离子对 Fc1N112-TSFI 连接的情况，溶剂分子落于 Cp 环附近。下面针对这两种情况分别计算溶剂分子的 13C 1H 17O 的化学位移。以 PC 为例。对于离子对 Fc1N112-TFSI 分离的情况，在
22、阳离子和阴离子的总体作用下，PC 和 EMC的 13C 化学位移均有所增加。由此可以推断，当溶剂分子在溶剂化层中时，碳原子的化学位移屏蔽减弱，化学位移朝低场方向移动。对于离子对 Fc1N112-TSFI 连接的情况，溶剂分子的 13C 化学位移往低场方向移动。1H。当离子对分离时，在阳离子和阴离子的总体作用下，估算值与电解液的实验值不符，无论是低浓度还是饱和浓度。在 0.1M 浓度电解液中，主体溶剂中的溶剂分子数量远大于溶剂化层，因此在分子快速交换的前提下，占少数的配位溶剂分子对实验的 1H化学位移的影响甚微。对于离子对 Fc1N112-TSFI 连接的情况，溶剂分子的 1H 化学位移计算值与
23、饱和电解液的实验值基本一致。该结果证实了在饱和电解液中，离子对 Fc1N112-TFSI 主要为连接状态，共享溶剂化层。Fc1N112+离子与 TFSI-离子对溶剂分子 17O 化学位移的影响截然不同，而在离子对总体影响下， 17O 化学位移可由以上两个体系的计算值平均而得。离子对的整体作用下估算的 17O 化学位移计算值与实验值惊人地一致。该结果再次强有力地证明了溶剂分子交换结论。具体来讲，在 Fc1N112+离子或 TFSI-离子溶剂化层中的溶剂分子与主体溶剂中的分子不断快速交换，呈现出的 17O 化学位移为各种状态下位移的平均值。溶质的 C1, C7, C8。溶剂化模式，通过设置溶剂的相
24、对介电常数 和分子半径等参数，将对象模型放置在虚拟的溶剂环境中进行计算。相比 Fc1N112+离子，当它与 TFSI-离子配位后所有碳原子的化学位移发生了不同程度的变化。TFSI -离子配位引起的化学位移偏移的方向与 Fc1N112-TFSI 浓度升高引起的偏移的方向相同。由此可以推断，在低浓度电解液中，比如 0.1M，大多数 Fc1N112+离子没有与 TFSI-离子配位。同理，在高浓度电解液中，特别是饱和电解液，相连的离子对 Fc1N112-TFSI 则为溶质的主要形式，Fc1N112+和 TFSI-拥有更多的配位机会。离子对的正电荷分布在 Fc1N112+的氮原子附近，负电荷集中在 TF
25、SI-的氮原子上，因此两个氮原子之间将产生吸引力。它们之间的距离(D)反映了 Fc1N112+和 TFSI-连接的紧密程度。距离 D 随环境参数，即相对介电常数的改变而呈一定趋势的变化。从曲线趋势可以看出，D 与 成正相关，即随着相对介电常数的增加，TFSI -渐渐远离Fc1N112+。因此具有高介电常数的溶剂更有能力解离溶于其中的 Fc1N112-TFSI。该曲线也可作为未来设计溶剂时介电常数设置的参考。小结溶质与溶剂分子之间的相互作用得到实验与理论的验证。低浓度时，离子对 Fc1N112-TFSI 完全解离，形成各自的溶剂化层。随着溶质溶度的升高，离子对 Fc1N112-TFSI 逐渐由分
26、离转变为连接状态。当溶液饱和时，溶剂分子更多地和戊环相互作用而不是和侧链。TFSI-离子和溶剂分子在主体溶剂和 Fc1N112+的溶剂化层之间快速交换，导致 NMR 实验中显示出平均后的化学位移。具有高介电常数的溶剂能促进离子对的分离，使载电离子更灵活地运动。镁离子作为二价电荷载体，镁的体积能量密度显著高于其他单价离子。安全方面，镁金属在充放电过程中不会形成枝晶，避免了因刺破薄膜而造成的短路，而且它在空气中的化学活性远低于锂和钠，因而较易于保存和处理。镁元素储量丰富，是地壳中最丰富的十中元素之一。电解液却成为发展道路上的绊脚石。充放电过程中，电极上形成了钝化层，即所谓“固体电解质膜”(SEI)
27、 ，锂离子可以而镁离子无法通过这层膜进行沉积与剥落。Gregory 等人首次实现了基于格式试剂 (Grignard Reagents)的电解液，它能够让镁离子反复地溶出或沉积。目前只有少数几种新兴电解液能够克服这个问题，让镁离子进行可逆的嵌入/剥落，它们的溶剂包括四氢呋喃(THF)或乙二醇二甲醚(DME) 以及二甘醇二甲醚(DGM)。溶质方面，储氢材料硼氢化镁(Mg(BH) 4)引入二次镁电池的电解液中，其中硼氢根是强还原剂，能够在电化学还原反应中保持稳定。另一方面，已有报道称将双（三氟甲磺酰）亚胺化镁(MgN(SO 2CF3)22), Mg(TFSI)2)溶于 glymes 而成的电解液是另
28、一个有前景的选择。本章节介绍高灵敏度 25Mg NMR 技术研究由 Mg(BH4)2，Mg(TFSI) 2 和 DGM 组成的电解液的溶解机理。在 0.01M Mg(BH4)2 和 0.4M Mg(TFSI)2 的谱图中， 25Mg 化学位移明显不同，说明镁离子和 BH4- 或 TFSI-之间存在相互作用。换句话说，镁离子在电解液中会与 BH4- 或TFSI-配位。25Mg 化学位移随着 Mg(TFSI)2 浓度的变化而逐渐变化，其中阴离子 TFSI-的浓度从0ppm 变化至 0.08ppm（相当于 Mg(TFSI)2 浓度的两倍） ，而阴离子 BH4-的浓度保持在0.02M 不变（相当于 M
29、g(BH4)2 的浓度） ，由此可见，镁离子与 TFSI-之间必定存在相互作用。除此之外， 25Mg 谱峰的线宽随着 Mg(TFSI)2 的浓度增加呈上升趋势。确切的溶剂化结构还需要量化计算来验证。Mg(BH4)2DGM 体系。之前的报道通过利用 1H NMR 和 X-ray 衍射确定了 Mg(BH4)2 在溶液 DGM 中的结构，Mg(BH 4)2DGM。BH 4-中的两个氢原子在镁原子和硼原子之间形成了桥接，DGM 分子通过三个氧原子与镁离子进行配位。然而该结构下 25Mg 化学位移的计算值为 21.2ppm，与实验值 13.5ppm 有不小的差距。于是我们考虑第二溶剂化层的作用。图中第二
30、溶剂化层分别有三个和五个 DGM 分子，对应的 25Mg 化学位移为 18.1ppm 和13.3ppm。由此可见，第二溶剂化层中的 DGM 分子对镁离子的化学位移有所影响，而且化学位移的偏移量随着溶剂分子数量的增加而增大。当第二溶剂化层中溶剂分子数量为 5 时，化学位移的计算结果与实验结果吻合。在 Mg(BH4)2-DGM 体系中我们可以得出这样一个溶剂化结构，每个镁离子有两层溶剂化层，第一层中包含两个阴离子BH4-和一个 DGM 分子，第二层中包含五个 DGM 分子。Mg(TFSI)2DGM 体系。几种不同的优化结构，区别在于 TFSI-中与镁离子配位的氧原子的个数，对应的 25Mg 化学位
31、移计算值分别为 1.2ppm，-15.9ppm，和-20.3ppm。优化结构和计算结果呈现出这样一个趋势，随着与镁离子配位的氧原子(TFSI -中的氧)个数的增加，计算得出的 25Mg 化学位移向高场方向移动(ppm 数值变小)。我们同样验证了第二溶剂化层的作用。然而，该体系下第二溶剂化层对 25Mg 化学位移的影响显著小于 Mg(BH4)2-DGM 体系中的影响。暂不考虑。考虑到 Mg(TFSI)2 分子在 DGM 溶液中会部分解离，产生MgTFSI +和 TFSI-，我们提出这样一种模型，Mg(TFSI) 2 中的 TFSI-离子与游离的 DGM 分子发生交换，形成新的溶剂化结构 MgTF
32、SI-2DGM 。几种不同的优化结果。第二溶剂化层对 25Mg 化学位移的影响并不大。该体系模型可总结为，Mg(TFSI) 2 分子部分解离成为MgTFSI +和 TFSI-，溶液中存在两种主要的溶剂化结构 Mg(TFSI)2DGM 和MgTFSI +-2DGM。其中，DGM 分子与 TFSI-离子之间存在快速交换。混合电解液( 包含以上两种溶质) 的实验结果中， 25Mg 化学位移处于以上两者之间，随着 Mg(TFSI)2 的不同浓度而变化。混合电解液的谱图只呈现了一个谱峰，而不是分别处于 13.5ppm 和 0.3ppm 的两个峰，说明溶剂化层中的 TFSI-和 BH4-之间存在快速交换。
33、因此，观察到的化学位移相当于以上两者的加权平均。为了验证这个论点，我们利用单一溶质电解液 0.01M Mg(BH4)2 和 0.4M Mg(TFSI)2 的实验结果和下面的等式对混合电解液的 25Mg 化学位移 进行预测。与实验结果相比较，预测的误差小于 0.9ppm，可以认为推算结果符合实验结果。小结。明确了体系 Mg(BH4)2-DGM 下的镁离子溶剂化结构。两个 BH4-离子和一个DGM 分子分别通过氢原子和氧原子与镁离子配位，形成第一溶剂化层，第二溶剂化层则由五个 DGM 分子构成。明确了体系 Mg(TFSI)2/DGM 下的镁离子溶剂化结构。 Mg(TFSI)2 分子部分解离为MgTFSI+和 TFSI-，此时镁离子的溶剂化层由一个 TFSI-离子和两个 DGM 分子构成。混合电解液中，BH4-离子，TFSI-离子和 DGM 分子三者之间存在快速交换，使镁离子的溶剂化结构在以上两种结构之间不断变化，因而在实验中呈现出位于化学位移平均值处的单一的谱峰。
