先進電池技術是未來十年世界各國前沿技術競爭的制高點，鋰電池由于具有電壓高、比能量高、充放電壽命長、工作度范圍寬等優點，已成為許多移動電子產品、電動汽車以及風電和光伏電儲能的首選。因此，更快的開發出能量密度高、安全性好、充放電速度快的高性能鋰電池材料十分必要。

借助高通量計算方法，通過設置合理的篩選條件，可加快鋰電池材料的研發。通過使用自主編寫的計算軟件及高通量自動化計算流程，以無機材料晶體結構數據庫中現有的結構為基礎，針對電極材料和固體電解質材料分別應具有的特點，實現了對鋰電池材料的初步篩選。計算結果與現有的實驗數據匯集到一起，形成了龐大的數據庫。進一步借助統計方法進行數據挖掘，有望揭示材料的結構-性能關系及內在物理規律，縮短材料從研發到應用的全過程，為開發全新電池材料乃至電池體系提供有力支持。

近年來，隨著研究人員對鋰電池中熱力學及動力學過程理解的不斷深入，加之計算機運算能力的飛速發展，理論計算已被有效的應用到電池材料的研究中。采用理論模擬的方法一方面可以對已有 的材料進行模擬和計算，分析它們的微觀物理機理，對相應的物理現象加以解釋，為實驗提供理論根據；另一 方面能預測未知材料的性能，為實驗指導方向。

對鋰電池材料的計算具體包括：

（1）計算材料的電子結構，分析其電子導電性；

（2）模擬離子在材料中擴散，分析材料的離子導電性；

（3）通過模擬充、放電過程，計算脫/嵌鋰電位，分析材料的體積和結構變化，以此來說明它的結構穩定性和循環性；

（4）研究電極材料表面以及表面和電解液之間相互作用，探索電池材料失效的機理等。

自然界中有著成千上萬的化合物，已經研究過的只是少數。 對已存在物質的基本性質進行計算，有可能從中篩選出可以用于鋰電池的新材料。對每種物質的計算無論是從方法選擇、計算參數、數據輸入等方面都具有一定的相似性，因此采用自動化的操作來調用軟件、輸入數據、 控制運算步驟、分析計算結果就十分必要。這種高度自動化的運算過程稱為高通量計算。

高通量計算具有高效能、可并行、可擴展等優點，有助于我們設計一些篩選材料體系的方案。借助高通量的計算，可以有目標的去發現一些新材料體系，同時研究這些新體系，進一步增加對鋰電池材料的認識，從而形成不斷深入的研究和開發過程，最終有助于我們更快的開發出能量密度高、安全性好、充放電速度快的高性能鋰電池材料。

關于高通量計算我們該了解哪些？

高通量方法在生物學、藥學和化學領域已得到廣泛的應用，例如高通量測序( High-Throughput Sequencing) 方法可以并行的合成多達50萬條DNA分子并進行序列測定；高通量篩選( High-Throughput Screening) 技術則通過分子水平和細胞水平的實驗，以自動化操作同時制 備、檢測成千上萬的樣品，實現藥物分子的篩選。

在材料科學中，1995 年Science報道了X. -D. Xiang等人的開拓性文章，將薄膜沉積和物理掩膜技術相結合，在200 μm × 200 μm 大小的樣品上制備出一系列不同組分的BiSrCaCuO和YBaCuO超導薄膜， 實現了對材料的組合制備和高通量篩選，為新材料的發現提供了一種新的思路和方法。（上圖，DOI: 10.1126/science.268.5218.1738）

近年來，隨著計算機運算能力的提高以及高性能計 算機的普及，計算材料學獲得了迅速的發展，高通量的 概念也被運用到材料計算中。

N?rskova課題組采用高通量的密度泛函計算，研究了60多種合金表面對氧的結合能力及其對甲烷化反應CO + 3H₂→CH4?+ H2O的催化活性，設計出了Ni-Fe 合金催化劑。（DOI：10.1016/j.jcat.2006.02.016）

Ceder 研究組成員 Stefano Curtarolo 在 2006 年去了杜克大學并在那里建立了自己的實驗室，他們設計了基于第一性原理的高通量計算流程AFLOW，獲得了150000 種合金的熱力學數據和13000 種無機化合物的電子結構。（DOI：10.1016/j.commatsci.2012.02.002）

隨后，他們將該方法應用于無機閃爍體的研究，計算了7439 種化合物的電子結構，并對結果進行數據挖掘，試圖尋找新的輻射探測材料。（上圖，DOI：10.1021/co200012w）

在Nature Materials發表的一篇文章中，Stefano Curtarolo課題組還用使用此計算方法發現了28 種拓撲絕緣體材料。（上圖，DOI：10.1038/nmat3332）

在鋰電池材料設計開發的過程中，采用高通量計算的理論方法始于Ceder研究組。

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他們從2010年開始開展了稱之為“鋰離子電池材料基因工程”的研究。該方法通過對含聚陰離子XO4( X = P，S，As，Si) 的化合物中元素的替代，來產生新化合物，計算了其能量密度、電壓、脫Li后的體積變化等參數，據此篩選新材料。（下圖，DOI：10.1039/C1JM12216A）

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他們從自然界存在的礦物Sidorenkite結構出發，對其進行元素替換，構造出270多種組分和結構，并計算其性能，從中篩選出了幾種材料：Li₃Mn(CO₃)(PO₄)、Li₂V(CO₃)(PO₄)、Li₃V(CO₃)(SiO₄)等。

應用類似辦法，他們還對含有( PmOn) 陰離子團的各種過渡金屬與Li的化合物進行了篩選。同時，在上述研究過程中，他們也初步發展了一套系統的性能計算、數據生成、數據分析的辦法。

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日本的Tanaka研究組將第一性原理分子動力學模擬與機器學習技術相結合，研究了LISICON類型材料的離子輸運，通過將理論計算結果與實驗數據庫結合，可有效預測LiO_1/2-AO_m/2-BO_n/2體系不同組分的離子電導率，有助于加快固態電解質的開發。（上圖，DOI：10.1002/aenm.201300060）

圖1 高通量計算篩選材料的數據流程圖

上述研究工作中所用到的高通量計算方法都具有圖1所示的共同特點。首先從外部的結構數據庫中選擇數據，產生可被計算軟件調用的輸入文件，并進行計算得到材料相應的性質數據，運算結果保存到數據庫以備進一步的分析，獲得的新知識可擴充原先的數據庫并有助于更為準確的數據選擇。

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由此可見，形成并完善一套程序化的高通量計算流程，把各種計算軟件包、編寫的單一功能的計算程序或指令( 如輸入文件生成、材料性質模擬、結果分析程序等) 和計算硬件設備等關聯起來，使得整個過程能夠自動完成，是實現高通量計算提高整體效率的關鍵。

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上面提到的由Curtarolo等人設計的AFLOW和由Ceder小組設計的計算流程均實現了晶體結構數據庫與第一性原理計算程序VASP的自動調用功能，從而通過高通量計算獲得材料的形成能等熱力學數據以及電子結構的信息。

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但由于篩選不同類型的材料時所關注的性質往往是不同的，希望調用的材料數據庫、模擬方法、分析方法都可能有所變化，所以針對各種不同的材料還需設計相應軟件以實現特定的自動化運算流程。

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目前對于鋰電池材料的高通量篩選，國內外的研究工作都處于起步階段，尚存在以下問題:?

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① 偏重于材料熱力學性質，如形成能、熱穩定性等的計算，缺乏對鋰離子輸運這一重要的動力學性能的考慮;?

② 篩選所用的約束條件缺乏針對性和層次性，造成大量重復及不必要的計算;?

③ 計算采用的多是基于密度泛函的第一性原理 方法，尚未結合其他更多的計算方法或軟件;?

④ 對計算得到的大量數據尚未進行有效的挖掘。

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事實上，材料的性能完全由材料的結構和組分兩個因素決定，通過大規模的計算，挖掘出材料結構、組分和材料性能之間的聯系，構建出材料的“構效關系”，也是高通量計算的重要目標之一。

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通過對篩選過程設立有針對性的外部約束條件，包括應用要求約束、基本物理規律約束、溫度壓強等外部條件，構建材料組分和結構模型。通過高通量計算技術來計算這些結構模型對應的化合物的各種性能，并反饋到結構性能數據庫，用于研究鋰電池材料中的物理問題，同時篩選出滿足應用約束條件的材料。

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并通過各種實驗方法制備這些材料，然后測試和表征這些材料 的物理化學性能，最終達到理解鋰電池材料物理問題， 并發現新材料的目的。

可以預見在未來幾年內，應用高通量計算方法，結合實驗研究，將大大加速我們對鋰電池材料的研發，加 深對鋰電池中各種問題的理解，揭示材料的結構-性能關系及內在物理規律，從而縮短材料從研發到應用的全過程。

鋰電池材料各種性能計算的對應方法？

在高通量計算中，可以根據所篩選材料的特點綜合使用計算材料學中的各種技術方法和手段，包括熱力學 計算、第一性原理計算、分子動力學模擬、蒙特卡羅模擬等。

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對于鋰電池而言，電極材料的儲鋰容量、嵌鋰電位、電子導電性、鋰離子擴散率、脫嵌鋰過程中的體積變化、結構相變，電解質材料的離子電導率、電化學窗口寬度、結構穩定性，電解質與電極之間界面的化學穩定性等因素都會影響到電池的性能。

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上述的材料性質都有相應的計算方法，根據各種方法的原理，會得到不同計算精度的結果，各種方法適當組合，可以構建出合理的材料篩選流程。

1. 理論儲鋰容量計算

電極材料的儲鋰容量與可轉移電子數、可轉移離子數有關。對于給定的電極材料，其理論儲鋰容量可由式( 1) 計算得到:?

Capacity = nF/3.6M(mAh·g^-1)? ? ? ?（1）

其中，n為每摩爾所能轉移的電子數目，M為摩爾質量 (g·mol^-1) ，F 為法拉第常數。

因此，根據電極反應中可以參與反應的Li⁺及電子的數目，即可得到電極材料的理論儲鋰容量，可用作電極材料初步篩選的參數之一。

2. 嵌鋰電位?

電極材料在脫嵌鋰過程中的平均電位與電極反應的 吉布斯自由能ΔrG^θ 有關，如式( 2) 所示：

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ΔrG^θ = －nEF? ? (2)?

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其中，E 即為電極反應的熱力學平衡電壓。一方面，吉布斯自由能的數據可以從熱力學實驗數據手冊中獲 得，對于缺少實驗數據的反應，可以通過第一性原理計算得到。

3.?離子輸運?

鋰電池中核心的動力學過程是鋰離子的輸運，離子傳輸的快慢和路徑直接影響電池充放電的性能。

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在固體和液體中，離子的傳輸是通過離子向近鄰位置隨機跳躍的擴散過程實現的。離子在運動過程中會受到由周圍離子形成的勢場的阻礙，這種阻礙的大小可以用離子擴散活化能表示。

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對材料中離子輸運的計算方法可分為基于幾何結構、基于成鍵配位和基于能量變化3類。

（1）基于幾何結構的方法是分析晶格中存在的可供Li⁺運動的幾何空間，能定性理解Li⁺在晶格中運動的難易程度。

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（2）基于成鍵配位的鍵價理論考慮了與Li⁺成鍵的陰離子對Li⁺運動的制約，通過引入基于Morse勢的勢能函數，并更進一步考慮Li⁺與其他陽離子的庫侖排斥勢，可以得出Li⁺在晶格中形成連通路徑時所需要越過的勢壘大小，由于該方法中使用的Morse 勢為經驗勢，因此勢壘的計算屬于半定量性質。

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（3）更為精確的基于能量的計算，可借助過渡態理論，通過DFT 計算來得到，例如采用爬坡彈性能帶( Climbing Image Nudged Elastic Band) 方法優化路徑和計算鋰離子遷移勢壘。

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需要指出的是，對于上述幾種方法，隨著計算精度的提高，所需要的運算時間會大幅增長，如對于單一結構的計算，半定量的鍵價和方法的計算量在分鐘量級，而基于DFT的第 一性原理計算則往往耗時數小時甚至數天。因此，將各種不同精度的方法合理組合，用于材料篩選的不同階段， 是有助于提高篩選效率的辦法。

4.?電子結構

電池材料的能帶結構也可以為材料篩選提供十分有價值的信息。

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電極材料中，過渡金屬與氧的分波態密度 的相對位置，決定了材料中電荷補償的來源和氧的穩定性，從能態密度中還能定性預測電極與電解質界面的化學穩定性，此外電池的倍率性能也與電極的電子導電性有關。

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電池中的固態電解質材料需要具有電子絕緣的特性，其電化學窗口的寬度與材料的能隙寬度有關。因此電子結構的計算無論對電極材料還是電解質材料的篩選都十分必要。

電子結構的計算方法也可以分為半經驗和第一性原理計算兩類。

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半經驗方法常需要用到一些擬和參數，而基于密度泛函理論的第一性原理計算僅需要用到基本物理常數，在知道所需模擬體系的結構和組成的情況下，不需要其他經驗的或擬和的可調參數，因此無論在計算過程還是在結果的精確度上都具有半經驗方法不可比擬的優勢。第一性原理從量子力學的基本方程出發，求解描述體系的波函數及相應的本征能量，并以此推導體系的各種性質，電子態的求解過程是一個自洽計算的過程，因此比半經驗方法需要更多的計算時間。因此有必要在材料篩選的不同階段合理選擇計算方法。

根據上述鋰電池材料中各種性質的計算方法，我們針對電極材料和電解質材料分別需要滿足的特性， 構筑出篩選規則，對無機材料晶體結構數據庫里已有的結構進行高通量計算，并研究其性質與結構之間的關系。

鋰電池材料高通量篩選是如何進行的？

在鋰電池中，電極材料與電解質材料在性能上需要滿足不同的要求。對于電極材料的研發，側重于提高電 極材料的比容量和提高電池的工作電壓。對于固體電解質材料的研究，則希望找到離子電導率高，電化學窗口寬，并能與正負極穩定匹配的材料。此外所有的電池材料都需要具有較低的成本、無毒無放射性，減少對環境 的污染，以期持續利用和發展。

圖2 從ICSD數據庫中初步篩選鋰電池材料的方案

在上述約束條件和篩選目標的指導下，我們首先考慮從無機材料晶體結構數據庫(ICSD)中，根據化合物的組成元素進行初步篩選，如圖2 所示，再進一步分別考慮它們作為電極或電解質材料的可能性。

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圖3 高通量計算篩選鋰電池電極材料和固體電解質材料的流程

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具體方案可以用圖3表示,對于從ICSD中初步篩選出的化合物及其衍生物.

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（1）首先考慮材料的儲鋰極限容量( 優先考慮Li含量，其次考慮可轉移電子數) 。將計算出的理論容量按照 140?mAh·g^-1( LiCoO2材料的容量) 為參考，如果大于這個參考值，則首先考慮其作為電極材料應用。

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（2）接下來計算其脫/嵌Li電位，若電位合適，則繼續計算脫Li后體積變化以及結構穩定性。

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（3）如果脫Li后結構不穩定，我們則轉而考慮其作為固體電解質。

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（4）當電位、結構穩定性兩個都符合要求，則繼續計算離子擴散勢壘 參數，并判斷離子輸運是否符合設置的約束條件。?

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（5）如果符合離子遷移勢壘要求，則計算電子結構與晶格動力學參數，對前面的結果進行進一步修正，得到更為精確的數據。

當開始計算的理論容量小于140 mAh·g^-1 時，我們直接考慮其為固體電解質材料的應用。

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（1）我們首先判斷其中是否含有可變價元素，如果有，則不再做其它考慮。

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（2）如果不含可變價元素，我們則計算其電子結構，判斷其電子絕緣特性，如果是電子導體或帶隙很窄的半導體，那么這種材料也不能用做固體電解質，可以不再考慮。

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（3）如果符合電子絕緣的條件，則考慮其分解電壓。

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（4）滿足條件后，則進一步考慮Li 離子在材料中的遷移勢壘。

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（5）如果滿足遷移勢壘條件，則進行晶格動力學參數修正。

在計算方法上，根據化合物中Li的含量以及可變價元素可能轉移的電子數目來計算材料的理論儲鋰容量，采用熱力學基本數據來計算電極反應的能量密度，并獲得材料的平均嵌鋰電位，對于缺少熱力學數據的電極反應， 采用DFT方法計算嵌鋰電位，同時得到脫/嵌鋰前后的體積變化。

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對于材料是否電子絕緣，以及對應的分解電位，也采用DFT計算來進行預測。

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對于鋰離子傳導的動力學性質，則采用半經驗與DFT 相結合的方法，先通過運算速度較快的鍵價和方法對材料的離子輸運性質進行初步篩選，將具有連通的離子通道并且活化能較低的化合物找出來，再選擇更為精確的DFT計算，采用NEB 方法計算準確的遷移勢壘，對于包含無序占位或部分占位的化合物，則考慮采用第一性原理的分子動力學(FPMD) 來進行計算。

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DFT 計算主要采用VASP 程序，基于鍵價和的離子通道計算則采用自行編寫的BVpath進行。同時，根據圖3的篩選流程編寫了相應腳本，實現了對ICSD數據庫中的晶體結構數據自動轉化、對計算軟件的自動調用、以及根據篩選條件將計算結果自動分類存儲的過程。

高通量計算篩選鋰電池電極材料

提高鋰電池能量密度的主要方法之一是提高電極材料的儲鋰容量。電極材料的儲鋰容量與可轉移電子數、 可轉移離子數有關。

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目前幾種重要的正極材料( LiCoO2、 LiMn2O4、LiFePO4) 以及與其類似組成的材料，其電子轉移都是通過過渡金屬的氧化還原來實現。根據等式(1) 和(2) 可以從熱力學數據計算各種化學反應對應的能量密度。

根據化合物在25 ℃時的標準吉布斯自由焓數據以及密度數據，中科院物理所李泓課題組計算了1172 種化學反應所對應的能量密度。

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圖4 根據能斯特方程計算的各種鋰電池體系的能量密度

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圖4顯示了部分鋰電池體系的計算結果，當反應物的形成能較低而產物的形成能較高時，化學反應對應的能量密度較高。

計算的所有體系中，Li/F2體系具有最高的能量密度，6294?Wh·kg^-1。其次是 Li/O2體系，其能量密度為5 217?Wh·kg^-1。除此之外，一些轉化反應也顯示出較高的能量密度。

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中科院物理所李泓課題組進一步計算了金屬鋰與各種物質發生轉化反應的熱力學平衡電壓，部分結果如圖5所示。（DOI：10.1039/C0EE00777C）

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圖5 計算的金屬鋰與各種二元過渡金屬化合物發生轉化反應的熱力學平衡電壓

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對于二元過渡金屬化合物與鋰的轉化反應，對于同種過渡金屬，當轉移電子數目相同時，熱力學平衡電壓值具有如下規律: 氟化物＞ 氧化物＞ 硫化物＞ 氮化物＞ 磷化物， 并且高氧化態的材料通常顯示更高的熱力學平衡電壓值。

根據熱力學數據計算的能量密度和熱力學平衡電壓，可有效用于電極材料( 特別是正極材料) 的初步篩選。

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以目前商業應用的正極材料LiCoO2為參考，將儲鋰能力高于此標準的化合物作為進一步篩選的候選材料。由于減少電極材料循環過程中的晶格體積變化對提高電池循環壽命至關重要，因此在接下來的研究中，將在高通量計算里引入第一性原理方法，對材料儲鋰前后的體積變化和熱力學穩定性進行計算，以實現對上述候選材料的進一步篩選。

高通量計算篩選固態電解質材料

從長遠來看，開發全固態鋰離子電池是解決目前鋰電池發展瓶頸的一個思路。

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首先，全固態鋰離子電池的安全性能非常好。當前鋰離子電池采用液態電解液體系，采用的可燃的有機溶劑是電池體系中最大的安全隱患。 而全固態鋰離子電池采用固態電解質材料，安全問題可以從根源上一次性解決。

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其次，全固態鋰離子電池可以采用金屬Li 為負極，其理論容量是鋰電池體系的最高極限，而且其電位也是所有負極材料中最低的(這樣可以提高電池體系的整體的電壓) 。

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因此，從總體上可以大大提高電池體系的能量密度。再次，由于負極材料采用了金屬Li，這就給了正極材料更寬的選擇———正極材料可以不作為Li 源的提供者。

然而，要開發全固態鋰離子電池體系，面臨著許多的挑戰，其中最關鍵的挑戰在于開發出可以應用的固體 電解質材料體系。固體電解質需要兼具高離子電導率、 高穩定性、高機械強度等特點。

目前的固體電解質體系 有3類:?

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（1）無機晶態固體電解質材料，包括石榴石(Gar-nets) 結構材料、金紅石(utiles) 結構材料、沸石 (Zeolites) 類結構材料等;?

（2）玻璃態的(Glassy) 無定形態材料體系，這些材料通常都是Li的S化物和P化物 ( Li2S、P2S5、Li3P7、Li7P3S11、Li4P2S7等) ;?

（3）聚合物 (PEO) 固態電解質材料體系。

這些材料體系都有其各自的優點和缺點，但目前尚沒有獲得可實際應用的固體電解質材料，因此發現新的固態電解質材料體系勢在必行。

離子輸運性質是決定固態電解質性能的最主要因素，因此計算材料的鋰離子通道及活化能大小是進行電解質 材料篩選的首要步驟。

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初步的篩選從計算精度較低但運算速度很快的鍵價和方法開始。BVpath程序結合了改進的鍵價和理論，計算流程如圖6所示。

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圖6 BVpath軟件計算鋰離子擴散路徑及勢壘的流程圖

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從晶體結構數 據庫中讀出化合物中的原子坐標、占據率和各原子的名義電荷，據此計算鋰離子與陰離子之前的鍵能以及鋰離子與陽離子之間的庫倫排斥勢，以二者之和來做等值面，找出能使鋰離子通道聯通的最小能量等值面，從而確定擴散路徑和勢壘。

圖7 用鍵價和理論計算得到的Li2MnO3材料中的鋰離子擴散路徑

圖7是用鍵價和方法計算的Li2MnO3材料中的鋰離子輸運通道。以不同能量值畫出的等值面顯示了Li⁺在不同遷移路徑上的能量勢壘。

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從圖(a)～(c) 中可以看到，Li⁺ 在鋰層之間的遷移的勢壘為1.08 eV，低于Li⁺在過渡金屬層和鋰層之間的遷移勢壘1. 55 eV( 圖(d) ～ (f) ) 。?

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鍵價和方法得到的鋰離子輸運路徑與采用NEB方法的DFT計算結果一致，二者都揭示出了沿著ab方向的層內傳導和沿著c方向的層間傳導兩種路徑；鍵價和方 法計算得到的兩種路徑的勢壘值由于受到計算方法的局 限，在精度上無法與DFT 計算比擬，但仍顯示出層內傳 導比層間傳導更易于發生，得到了與DFT計算結果一致的趨勢。

通過對Li2MnO3計算結果的分析，表明了鍵價和方法在揭示晶體結構中可能存在的鋰離子輸運通道和半定 量計算其遷移勢壘的有效性。因此，這種方法可以更廣泛的用于鋰電池材料離子輸運性質的研究。

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考慮到離子輸運性質是固體電解質材料研發中需首要考慮的性質， 調用BVpath 程序的高通量計算流程，對ICSD數據庫中800余種含鋰化合物的鋰離子輸運通道和遷移能量勢壘進行了計算。

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圖8 用鍵價和理論計算得到的7種材料的鋰離子擴散通道與勢壘

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圖8 給出了7 種分別屬于不同晶系的化合物的計算結果。圖中淺灰色的包絡面是能量勢壘值所對應的等值面，其中包裹的區域為Li⁺ 可能運動的區域。等值面所包裹的通道的最窄處為空間中的能量鞍點，是遷移路徑中的能量最高點。根據鍵價和方法計算得到的離子通道和勢壘值可以用于判斷材料中鋰離子運動趨勢及其難易程度，從而用于從晶體結構 數據庫中初步篩選固體電解質。

在進一步的高通量計算中，引入第一性原理方法， 計算各種備選材料的電子結構，獲得能隙寬度的數據， 以此估算固體電解質材料的電化學窗口寬度，作為下一 步的篩選條件。這些進一步的高通量計算和材料篩選工作正在進行中，預期將為鋰電池中固體電解質材料的發現提供有價值的參考。

未來之路

應用高通量計算方法探索和設計鋰電池新材料，是未來材料科學研究和開發的一條重要途徑。借助無機材 料晶體結構數據庫中現有的和衍生的結構，設定合理的限制條件，有望篩選出下一代鋰電池的備選材料。

從材料研發的角度，這種方法有可能從現有晶體結構中找到或構建出新晶體結構，并評估新結構存在的可 能性以及作為鋰電池材料的性能，更快找到高性能、高安全性的正極、負極與電解質材料，促進鋰電池產業的發展，加速鋰電池材料的開發過程。

從基礎研究的角度，高通量計算得到的大量數據，將有助于理解與鋰電池有關的現象，如結構與離子擴散、儲鋰容量之間的本質關系。計算得到的晶體結構、電子結構和各種性質，與現有的實驗數據匯集到一起，將形成一個龐大的數據庫，為材料學家及物理學家提供全面 而寶貴的數據參考。進一步借助統計方法進行數據挖掘， 還有可能找到決定材料性質的因素，如相關的結構單元或是通過統計方法定義的關聯函數等，從而找到背后的 物理原因。

可以預見在未來幾年內，應用高通量計算方法，結合實驗研究，將大大加速我們對鋰電池材料中各種問題 的理解，揭示材料的結構-性能關系及內在物理規律， 縮短材料從研發到應用的全過程，為開發全新電池材料乃至電池體系提供有力支持。

（作者丨凌仕剛等? ?《高通量計算在鋰電池材料篩選中的應用》）