扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-10 00:44:33

前情提要

无论是锂电池电极材料,还是固态电解质,锂离子的迁移速率都直接决定了其倍率性能,而倍率性能又决定了手机/汽车是1小时充满电还是1分钟冲满电。通过理论计算可以直接算出Li 的扩散系数,从而直接衡量倍率性能。

昨天!锂离子电池终于拿到了诺贝尔化学奖。小编也是早就预测并编辑好了这三个人的资料,在直播公布的第一分钟就发出了新闻。

2019年诺贝尔化学奖公布--锂离子电池

可以预测,未来一段时间锂离子电池研究必然又又又又会成为热点。理论计算在锂电池研究中也将会扮演越来越重要的角色。本文将介绍一个计算锂电池倍率性能的重要方法:从头算分子动力学(AIMD)算扩散系数、扩散能垒。算出扩散系数,离子迁移率/离子电导等性质都能随之算出。

我们知道目前商用稳定的锂电池电极材料都是这种脱嵌锂的材料。

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(1)

计算Li的扩散系数、扩散能垒有两种方法:第一个是算过渡态然后套用Arrhenius公式。

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(2)

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(3)

第二个是通过AIMD模拟算扩散系数。第一种方法比较简单,但是不如第二种准确且人为因素强。这里主要介绍第二种方法:

重复这篇文献(Chem. Mater. 2012, 24, 15−17.出自锂电计算大牛Gerbrand Ceder组):

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(4)

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