锂离子电池中原子替换筛选的新计算方法

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高级科学技术研究所欧洲杯线上买球(JAIST)对镍基锂电池中部分替代镍的各种阳离子进行了广泛的筛选，以提高电池的放电容量。

通过放电曲线，即充放电过程中电压的变化，可以确定放电容量。我们使用第一性原理计算来评估材料的放电特性，从而决定材料的放电容量。欧洲杯足球竞彩

Ryo Maezono，日本教授先进科学与技术研究所欧洲杯线上买球

“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教授强调了进行更多研究的必要性，并对他们负担得起的筛查过程的未来充满信心。

我们的研究结果表明，取代基如铼和锇具有很高的放电容量。然而，这些元素是稀有和昂贵的，将它们付诸实践将是具有挑战性的。要达到同样的效果，还需要进一步的研究，包括少取代、多元素取代或阴离子取代．

Ryo Maezono，日本教授先进科学与技术研究所欧洲杯线上买球

“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欧洲杯足球竞彩，“毛泽东补充道。

研究人员希望这些进步能让人类在未来的岁月里向生态友好的物种迈进一步。

期刊参考：

Yoshio，S.，等．(2021)镍代镍放电剖面高通量评价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/