锂电池及材料计算模拟

2020年5月17日

背景

动力电池和消费类电池对能量密度、安全性提出了越来越高的要求，国家为了加速新材料和锂离子电池研发，“十三五”期间首次设立“材料基因组技术”国家重点研发计划，并希望通过材料基因组的高通量计算、合成、检测及数据库（大数据的机器学习和智能分析）的新理念和新技术加速锂离子电池的研发。目前锂电池及材料计算模拟已成为锂电池领域研究最具活力的研究手段之一。为了加强国内外相关人士在锂电池计算领域的最新研究进展交流，清华大学锂离子实验室、微算云平台与锂电前沿共同举办锂电池及材料计算模拟专题线上研讨会。研讨会围绕“锂电池与材料计算”的主题，以高端学术交流为重点，针对当前锂电材料计算在材料、物理、化学等前沿研究领域的新进展展开研讨，促进学术交流和技术进步。

1）锂电池材料吸附计算模拟：计算电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）锂电池反应机理模拟：不同电流密度下的充放电曲线模拟、电极材料充放电过程中相转变、反应过渡态模拟、容量损失机理、反应电位演变、表面能、电荷传输机制等。

3）离子扩散模拟：模拟离子在材料中的扩散，计算电导率和扩散迁移路径等。

4）材料改性模拟：掺杂/包覆对电子结构、晶格结构、相结构、离子电导率、电子电导率、理论容量、电极电位、电压曲线、开路电压的影响等。

5） 界面反应计算模拟：电解液/添加剂与电极/SEI膜界面相互作用、金属锂枝晶的生长和抑制机理、特定晶面的反应活性等。

6）结构转变模拟：分析电极材料体积和结构变化，说明结构稳定性和循环性。

7）SEI膜机理模拟：SEI膜的生长、成分、电导率、力学性质等模拟。

8）固态电解质模拟：计算固态电解质的离子电导率和稳定性等

9）谱学计算模拟：近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）、NMR谱图、红外光谱、紫外可见光谱、拉曼光谱等。

10）能带、态密度、投影分波态密度、差分电荷密度、弹性带方法、磁性结构、共价键、分子轨道、还原电位、原子互占位温度和电压对电极材料的影响、溶剂化自由能、界面稳定性和热力学稳定性等。