深圳超算支持突破高性能新型電池材料創新

電池材料設計，是高性能計算的重要新興應用領域。用理論計算分析指導，篩選合适的電極材料，預測電極材料的電化學性能，可(kě)以大大節約時間和(hé)成本，提升研發效率、改進材料質量。

國家超算深圳中(zhōng)心聯合中(zh年明ōng)南大學、瑞士聯邦材料科學與技術(shù)研究所、廈門大學等，利用超算技術(shù)，針對電池化學穩定性不足、壽命短(duǎn)、能量密度較低等問(wèn)題厭學，研制了一種新型電池材料，實驗表明，電池的功率性能和(hé)循環穩定性，得到顯著提高。相關(guān)成果《In situ inorganic conductive ne你裡twork formation in hi草秒gh-voltage single-crystal Ni-rich cath河大odes》已發表在《自然通(tōng)訊》雜志。國家超算深圳中(zhōng)心李揚上喝中(zhōng)博士為該文(wén)共同作者，他承擔了高性能計算方面的工作。

近年來，新能源汽車(chē)市場蓬勃發展，電動(dòng我河)汽車(chē)以及固定電池系統大規模部署，對高性能新型電池的需求日益增加校厭。但是，電池多次充放後容量會漸漸下(xià)降，同時還存在費木電池化學穩定性不足、壽命短(duǎn)、能量密紙白度較低等問(wèn)題。針對此問(wèn)題，國内外多個(gè)知名們喝高校(xiào)以及研究機構都在進行探索和(hé)算厭突破。

本研究通(tōng)過第一性原理計算，采用叠代算法得腦做到材料結構電子(zǐ)的波函數，并在此基礎上生成電子(zǐ)厭紅狀态密度分布和(hé)摻雜前後的密度差分圖（圖1）。結果表明，Li_1.4Y_0.4Ti_1.6(PO₄)₃（LYTP）離(lí)子(zǐ)/電子(zǐ)傳導網絡與LiNi_0.88Co_0.09Mn_0.03O₂（SC-NCM88）單晶晶粒連接後，可(kě)以促進SC-NCM88粒子(zǐ)之間的锂離(lí)子(zǐ)傳輸，減輕機械不穩定性熱窗并防止有害的晶體相變，進而顯著提高SC-NCM88正極的功率性能和(hé)循環穩定性。進一步研究表明，當含LYTP的SC-NCM88的正極與锂金屬負極結合時，該電池在25°C和(hé)2.75-4.4V範圍内以5C倍率循環500次後還能在紐扣電池中(zhōng)保持130mAh/g容量。

圖1LYTP和(hé)SC-NCM88的電子(zǐ)狀态密度圖和(hé)二維電荷差分圖

原文(wén)詳見：https://doi.org/10.1038/s41467-021-2561雜微1-6