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atk:电池材料lifepo4中锂离子的扩散

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atk:电池材料lifepo4中锂离子的扩散 [2016/11/02 18:23] – [使用简谐近似过渡态理论计算反应速率] dong.dongatk:电池材料lifepo4中锂离子的扩散 [2018/03/20 22:20] (当前版本) liu.jun
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-<chem>LiFePO4</chem> 是典型的可重复充电的锂离子电池电极材料,成本低环境友好<sup>[1,3]</sup>。在本中,将使用 ATK-DFT 估算锂离子沿 <chem>LiFePO4</chem> 不同晶向扩散速率。 尤其是包括如下内容:+<chem>LiFePO4</chem> 是典型的可重复充电的锂离子电池电极材料,成本低环境友好<sup>[1,3]</sup>。在本教程中,将使用 ATK-DFT 估算锂离子沿 <chem>LiFePO4</chem> 不同晶向扩散速率。教程主要包括如下内容:
  
   * 导入 <chem>LiFePO4</chem> 晶体结构   * 导入 <chem>LiFePO4</chem> 晶体结构
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   * 使用简谐近似过渡态理论 (HTST) 计算反应速率   * 使用简谐近似过渡态理论 (HTST) 计算反应速率
  
 +<WRAP center info 100%>
 +=== 提示 ===
 +**本教程使用特定版本的QuantumATK创建,因此涉及的截图和脚本参数可能与您实际使用的版本略有区别,请在学习时务必注意。**
 +</WRAP>
 =====导入 LiFePO4 晶体结构===== =====导入 LiFePO4 晶体结构=====
 VNL 内部数据库没有 <chem>LiFePO4</chem> 的晶体结构。您可以从其他数据库下载结构文件,一般而言 CIF 文件通用性比较强。 VNL 内部数据库没有 <chem>LiFePO4</chem> 的晶体结构。您可以从其他数据库下载结构文件,一般而言 CIF 文件通用性比较强。
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 {{ :atk:neb_scripter.png?250 }} {{ :atk:neb_scripter.png?250 }}
  
-4,最后运行两个 NEB 计算 {{ :atk:neb_b.zip |}} 和 {{ :atk:neb_c.zip |}}。注意,如同 [[atk:NEB方法研究Pt在Pt表面的扩散]] 中描述的那样,可以使用 MPI 多进程并行计算。尤其是 NEB 计算各个image的时候,各个进程本身就是并发的。ATK 会尝试检测最佳的并行化策略,并在 log 文件中输出一小段相关的报告。本例中能够看到程序检测到一个关于负载均衡的问题。可以修改 MPI 进程数,从而达到最佳性能。+4,最后运行两个 NEB 计算 {{ :atk:neb_b.zip |}} 和 {{ :atk:neb_c.zip |}}。注意,如同 [[atk:NEB方法研究Pt在Pt表面的扩散]] 中描述的那样,可以使用 MPI 多进程并行计算。尤其是 NEB 计算各个image的时候,各个进程本身就是并发的。QuantumATK 会尝试检测最佳的并行化策略,并在 log 文件中输出一小段相关的报告。本例中能够看到程序检测到一个关于负载均衡的问题。可以修改 MPI 进程数,从而达到最佳性能。
  
 <code python> <code python>
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 下表总结了本例中的结果: 下表总结了本例中的结果:
 +| Direction | Barrier | $k_{HTST}$ |
 +| B | 0.41 | $1.6\times 10^{6}$ |
 +| C | 2.31 | $1.5\times 10^{-26}$ |
  
-{{ :atk:wechatimg7.jpeg?250 |}} 
  
 =====参考文献===== =====参考文献=====
  
-[1] M. Saiful Islam and Craig A. J. Fisher. Lithium and sodium battery cathode materials: computational insights into voltage, diffusion and nanostructural properties. Chem. Soc. Rev., 43(1):185, 2014. doi:10.1039/C3CS60199D. +  * [1] M. Saiful Islam and Craig A. J. Fisher. Lithium and sodium battery cathode materials: computational insights into voltage, diffusion and nanostructural properties. Chem. Soc. Rev., 43(1):185, 2014. doi:10.1039/C3CS60199D. 
- +  [2] Chuying Ouyang, Siqi Shi, Zhaoxiang Wang, Xuejie Huang, and Liquan Chen. First-principles study of li ion diffusion in lifepo 4. Physical Review B, 2004. doi:10.1103/PhysRevB.69.104303. 
-[2] Chuying Ouyang, Siqi Shi, Zhaoxiang Wang, Xuejie Huang, and Liquan Chen. First-principles study of li ion diffusion in lifepo 4. Physical Review B, 2004. doi:10.1103/PhysRevB.69.104303. +  [3] William Davidson Richards Yan Wang. Design principles for solid-state lithium superionic conductors. Nature Materials, 14(10):1026, 2015. doi:10.1038/nmat4369. 
- +  [4] Dhamodaran Santhanagopalan Yuri Janssen. Reciprocal salt flux growth of lifepo 4 single crystals with controlled defect concentrations. Chemistry of Materials, 25(22):4574, 2013. doi:10.1021/cm4027682. 
-[3] William Davidson Richards Yan Wang. Design principles for solid-state lithium superionic conductors. Nature Materials, 14(10):1026, 2015. doi:10.1038/nmat4369. +  * 英文教程原文:http://docs.quantumwise.com/tutorials/li_ion_diffusion.html
- +
-[4] Dhamodaran Santhanagopalan Yuri Janssen. Reciprocal salt flux growth of lifepo 4 single crystals with controlled defect concentrations. Chemistry of Materials, 25(22):4574, 2013. doi:10.1021/cm4027682.+
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