锂离子电池筛选原子取代的新计算方法

锂离子电池（LIBS）显示了技术进步的显着发展，并彻底改变了世界，从智能手机到电动汽车向一切供电。

推进技术的下一课程是开发更优化的电池，可以为扩展持续时间提供电子设备。用于增加电池性能的一种有用方法是阴极材料中带正电荷的离子或“阳离子”的原子取代。

以系统的方式对各种取代基阳离子进行实验找到完美的阳离子是昂贵和复杂的，这将模拟作为识别选择的唯一可行性选择。

根据基于仿真的方法，许多研究报告了电池寿命和热稳定性提高。然而，这些改进降低了电池的放电容量，这是电池在单个放电中提供的能量的量。因此，必须执行彻底的搜索以找到提高放电容量的阳离子取代基。

为此，由Ryo Maezono教授领导的研究小组日本先进科技学会亚博老虎机网登录（JAIST）对各种阳离子进行了广泛的筛选，以便在基于镍的Lib中偏离镍，以提高电池的放电容量。

可以使用放电轮廓确定放电容量，这是充电 - 放电过程中的电压变化。我们使用了一致性的计算来评估材料的放电轮廓，又决定其放电容量。亚博网站下载

Ryo Maezono，日本教授先进科学与技术研究所亚博老虎机网登录

“然而，这些计算是计算的昂贵的，因此我们整合了其他方法来缩小粉末替代的候选人。据我们所知，这是第一项研究，成功预测阳离子替代以提高电池容量，“毛泽东补充道。

创新研究发表于最新问题物理化学CHICE。

“受强度约束和适当规范”（扫描）功能是用于估计电池的放电电压分布的值得注意的方法。然而，由于巨大的计算费用，这些技术似乎是广泛的筛查是不切实际的。

因此，研究人员通过利用集群扩展和密度泛函理论，以确定适当的粉末替代的合适候选人来开始该过程。它们将扫描功能应用于推断的候选者，以保证电压预测的精度和可靠性。

筛选过程表明，当镍在基于镍的Lib中部分用钯和铂取代时，实现了最高放电容量。这些发现与实验数据相关，从而验证了建议的方法。

Maezono教授强调需要额外的研究，并对他们实惠的筛选过程的未来充满信心。

我们的研究结果表明，铼和锇如铼的取代基提供高放电容量。然而，这些元素是罕见的且昂贵的，并将它们施加到实际使用将具有挑战性。需要进一步研究以实现与较少的替代，多元元素替代或阴离子替代相同的效果。

Ryo Maezono，日本教授先进科学与技术研究所亚博老虎机网登录

“已经说过，我们的新型计算技术将加速搜索最佳材料，以提高电池性能以降低成本，允许我们用无碳替代品取代我们目前电力源的大部分亚博网站下载，“毛泽东补充道。

研究人员希望这些进步将使人类成为在未来几年成为生态友好的物种的一步。

期刊参考：

Yoshio，S.，等。（2021）LINIO中镍替代镍替代的高通量评估₂经过AB Initio.计算。物理化学CHICE。doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c11589.。

来源：http://www.jaist.ac.jp/english/