QuantumATK在电池/储能材料中的应用

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概述

锂电池是当前电动汽车等电子、电气领域使用最广泛的的电池。通过计算模拟的手段可以预测并有效指导锂电池电极材料的实验研究,提升电池储能密度和寿命。


使用 NanoLab 可以:

  • 构建电极材料的晶体结构,NanoLab 支持从网络晶体结构数据库中导入结构模型
  • 模拟材料中的锂离子迁移过程,估算离子迁移速率
  • 研究材料界面的电子特性,如能带结构、态密度

研究实例:磷酸铁锂中的锂离子扩散过程

磷酸铁锂(LiFePO4)是最常用的电极材料。锂电池材料涉及复杂的材料结构、电子态性质和离子动力学过程。在 NanoLab 中,通过构建LiFePO4电极的结构,可以构造锂离子在其中扩散的路径,并使用 NEB 方法优化扩散路径。

NanoLab 中提供的工具还可以使用简谐过渡态理论(Harmonic Transition State Theory)求算扩散速率,详见实例教程1。

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锂原子在不同方向上扩散的能垒(NEB计算结果)。

HTST方法得到的Arrhenius反应速率。

HTST方法得到的Arrhenius反应速率。


锂电池材料的界面结构和电子态性质

研究者也可以使用界面研究工具方便的构建并研究界面的几何结构、电子态性质,详见实例教程2。

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使用QuantumATK中独特的器件模型构建并研究Li2CO3/Li2O2界面

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使用Projected Local DOS计算并作出Li2CO3/Li2O2界面的能带情况。


相关的实例教程


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