鋰電池及材料計算模擬

2020年5月17日

背景

動力電池和消費類電池對能量密度、安全性提出了越來越高的要求，國家為了加速新材料和鋰離子電池研發(fā)，“十三五”期間首次設(shè)立“材料基因組技術(shù)”國家重點研發(fā)計劃，并希望通過材料基因組的高通量計算、合成、檢測及數(shù)據(jù)庫（大數(shù)據(jù)的機器學(xué)習(xí)和智能分析）的新理念和新技術(shù)加速鋰離子電池的研發(fā)。目前鋰電池及材料計算模擬已成為鋰電池領(lǐng)域研究最具活力的研究手段之一。為了加強國內(nèi)外相關(guān)人士在鋰電池計算領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展交流，清華大學(xué)鋰離子實驗室、微算云平臺與鋰電前沿共同舉辦鋰電池及材料計算模擬專題線上研討會。研討會圍繞“鋰電池與材料計算”的主題，以高端學(xué)術(shù)交流為重點，針對當(dāng)前鋰電材料計算在材料、物理、化學(xué)等前沿研究領(lǐng)域的新進(jìn)展展開研討，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流和技術(shù)進(jìn)步。

1）鋰電池材料吸附計算模擬：計算電池材料分子在特定材料或晶面的吸附能、吸附位、吸附量等。

2）鋰電池反應(yīng)機理模擬：不同電流密度下的充放電曲線模擬、電極材料充放電過程中相轉(zhuǎn)變、反應(yīng)過渡態(tài)模擬、容量損失機理、反應(yīng)電位演變、表面能、電荷傳輸機制等。

3）離子擴散模擬：模擬離子在材料中的擴散，計算電導(dǎo)率和擴散遷移路徑等。

4）材料改性模擬：摻雜/包覆對電子結(jié)構(gòu)、晶格結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、離子電導(dǎo)率、電子電導(dǎo)率、理論容量、電極電位、電壓曲線、開路電壓的影響等。

5） 界面反應(yīng)計算模擬：電解液/添加劑與電極/SEI膜界面相互作用、金屬鋰枝晶的生長和抑制機理、特定晶面的反應(yīng)活性等。

6）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變模擬：分析電極材料體積和結(jié)構(gòu)變化，說明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性。

7）SEI膜機理模擬：SEI膜的生長、成分、電導(dǎo)率、力學(xué)性質(zhì)等模擬。

8）固態(tài)電解質(zhì)模擬：計算固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性等

9）譜學(xué)計算模擬：近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（NEXAFS）、NMR譜圖、紅外光譜、紫外可見光譜、拉曼光譜等。

10）能帶、態(tài)密度、投影分波態(tài)密度、差分電荷密度、彈性帶方法、磁性結(jié)構(gòu)、共價鍵、分子軌道、還原電位、原子互占位溫度和電壓對電極材料的影響、溶劑化自由能、界面穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性等。