科学家展示新型计算技术筛选廉价锂离子电池电极材料并提高性能

从智能手机到电动汽车，锂离子电池 (LIB) 随着技术的进步而显着发展，并彻底改变了我们的世界。技术进步的下一步是开发更好的电池，使电子设备待机时间更长。一种提高电池性能的有前途的技术涉及阴极材料中带正电的离子或“阳离子”的原子取代。

由日本先进科学技术研究院 (JAIST) 的 Ryo Maezono 教授领导的一组科学家对镍基LIB中部分取代镍的不同阳离子进行了广泛筛选，旨在增强电池性能及容量。

这项开创性的研究已发表在最近一期的《物理化学杂志 C》上。

成功预测放电电压曲线的一个重要策略是“强约束和适当规范”（SCAN）函数。然而，由于涉及大量的计算成本，这种方法对于广泛的筛选是不切实际的。因此，该团队首先使用密度泛函理论和簇扩展等相对廉价的技术来确定合适的阳离子置换候选者，然后将 SCAN 泛函应用于推断的候选者，以确保电压预测的可靠性和准确性。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

筛选过程表明，在镍基锂离子电池中，当镍被铂和钯部分取代时，可获得最高的放电容量。这些结果与实验数据一致，验证了所提出的方法。

科学家们使用密度泛函理论 (DFT) 和 SCAN 交换相关泛函定量推导出可靠的放电曲线（右），缓解了传统 DFT 的定量不一致问题。