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 QuantumATK 可以研究: 正极材料 构建晶体结构,支持从Materials Project和COD数据库中导入结构模型 研究离子占据和空位的能量和密度,预测电池电压 负极材料 锂离子插层和锂化过程 估计材料的体积膨胀和结构稳定性 锂离子迁移 计算离子迁移率,可以考虑在电场情况下的离子迁移 估算材料的离子电阻 材料界面 研究界面电子特性(能带结构、态密度)和离子特性(离子迁移) 新型锂电池的机理 研究实例1:磷酸铁锂中的锂离子扩散过程 磷酸铁锂(LiFePO4)是常用的电极材料。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。 实例教程:电池用磷酸铁锂(LiFePO4)材料中锂离子的扩散 研究实例2: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。文章【J. Phys. Chem. C 2015, 119, 18066−18073】研究了Li2O2、Li2CO3及其界面处的电子导电和离子空位的影响;离子迁移的能垒;极化子输运的能垒。 相关文章:Vegge, T., Hummelshøj, J. S., Jin, C., Mekonnen, Y. S. & Garcia-Lastra, J. M. Role of Li […]