在人类社会不断发展的今天,过度使用以煤、石油、天然气为代表的化石能源已经出现了一系列问题,如化石能源总含量的不断减少,以及使用化石能源带来的环境和生态问题。因此开发利用可再生能源是目前解决这一问题的主要手段,但不可再生能源不可能直接用于使用,需要相应的储能设备将其转化以及储存。因此对储能设备的开发、改进,使其性能得到提高是目前研究的主方向。本文对电化学器件中电解液离子的扩散的行为进行了分子动力学模拟研究。由于Br₂和HBr作正极电解质溶液存在很多优点,很多电池都选择用Br₂/Br^-做正极电解质溶液。然而以Br₂/Br^-做电解质溶液同时存在一些问题,最关键的问题就是溴容易从Nafion膜中穿过,发生电解质的交叉污染,影响电池性能。因此掌握溴透过的分子运动行为,以此解决溴透过问题将对电池性能的提高具有重大意义。本文运用分子动力学方法对溴在Nafion膜中的扩散进行了研究,结果表明,电解质离子在Nafion膜中扩散主要通过Nafion链上磺酸基团与水形成的水通道进行的,Br^-在水通道中,但分布离磺酸根相对较远,Br₂在Nafion膜中的位置不能确定,其位置与水通道无关,并且分布无明显规律。Br^-的扩散系数随着Br^-浓度、Br₂浓度、水含量及温度的升高会不断变大,而Br₂的扩散则基本只受Br₂浓度的影响,随其自身浓度的增大而增加。随后对聚磷腈膜进行模型构建,通过对聚磷腈侧链进行不同程度的改性,研究其水和水合氢离子的扩散,发现在相同改性时侧链的增长必然导致水的扩散降低,不同改性时改性基团的不同也会造成扩散系数的差异,在已做所有改性中,当聚磷腈两侧碳氟链均为7时其质子扩散系数最高,质子传导能力最强,最适宜于做改性聚磷腈膜。最后对石墨烯层中电解质离子的扩散进行了研究,运用分子动力学方法,对石墨烯层间距对电解质在其间扩散的影响,以及石墨烯掺杂浓度对电解质扩散的影响进行了研究,研究发现,电解质在石墨烯层间流动时,纯石墨烯层间距至少应大于28.5?,掺杂石墨烯随掺杂浓度的提高层间距要求降低,高掺杂浓度时,甚至在层间距为22.3?时就几乎不受层间距的影响。