AI2for Battery Materials 2024/03/23AI2for Battery MaterialsAb Initio(AI)Artificial Intelligence(AI)AI2Zheng*et al,JPCL 2024 1 2 XVAZvMqNmPnMoQpMqNpQnM7N8Q7NmOmMnPmQiNnNmReRmMrOaQoOxONZnNrPxNnQnO高通量计算工作流可视化建模多源数据库 结构文件导入可视化数据分析电池材料计算数据库电池材料测试数据库材料筛选/设计AI 模型计算引擎数据提取 Zheng*et al,JPCL 2024 研 究 背景 研 究 方法 研 究 结果Zheng*et al,JPCL 2024OfDKa2uK+m5ZAh+06w7NjpKvZxvDHl7CnYBIQwX/6MMzx+loF/RfDQ8scJGObOwa Li/Ni 混排是高镍层状正极材料的固有缺陷 可以通过调控该缺陷的程度来调控材料性能 掺杂是调控该缺陷的常用重要手段 缺乏对于掺杂元素影响反位难易在 统一条件下的系统比较 研究J.Phys.Chem.C 2021,125,1960019608Mo,Al Li/Ni 混排促进抑制？Journal of Power Sources 2013,244,2328 Journal of Power Sources 2007,174,730734Ceramics International 2017,43,34833488Journal of Solid State Electrochemistry 2011,15,747751.:=/Al NbCo RhCr ScGa SnGe TiIn VMg YMo Zr 对于每一种掺杂元素，六种反位构型，计算反位形成能 选取部分掺杂元素中的另一11 号Ni，计算验证，结果可靠灰色：Ni绿色：Li紫色：Mn红色：O蓝色：掺杂元素NMC811：LiNi0.8Mn0.1X0.1O2（X 是掺杂 元素）:使用机器学习加速分析影响材料性能的复杂因素：根据经验及现有材料分析辅助工具，结合材料的特点，构造尽可能多的描述符 做线性相关性分析，删去冗余的描述符，保留相关度较低的各个特征Self-defined Features:Electronic features:56,Structural features:44Distinct Features:Electronic features:11,Structural features:7Matminer Features:Magpie features:132,Deml features:80,Pymatgen features:45 发现：使用物理含义清晰且彼此相关性弱的描述符的预测性能更好npj Computational Materials 2(2016)16028:特 征 之 间 相 关性系 数均低 于0.5，相关性 弱 对Li/Ni 反 位 缺 陷 影 响显 著的特 征：掺 杂元素价态、局部超交 换作用强弱、键强变化 等 电子 结构 特征 键 长变化、晶 胞体积 变化 等 晶体 结构 特征 掺 杂 元 素 价 态升高，Ni 元 素价态降低，O 磁 矩增 加 局 部构型 超交 换作用 增强，反位 更容易 发 现特征 和 可 用作表 征超 交换强 弱的 指标，从而用来指 示反位的难 易 对 于同种 掺杂 元素的 六种 构型局 部构 型，探 究晶 体结构 的影 响，这 避 免了掺杂元素 本身半径和X-O 键 长 不同 导致的对 规律的 掩盖 发 现反位 带来 的体积 变化 越剧烈，反 位越困 难。体积变 化来 自于键 长的 变化，键强 的变化 也符 合同一 趋势 105 ps s O(n3)O(n)/物理驱动的机器学习模型：精度 高、效率 高“物 理驱动的机器学习模型”确保在任意两个尺度耦合上，既具备微观尺度模拟精度，又具备宏观模型的效率第一性原理计算分子动力学模拟+锂金属负极生长机理研究 背 景 介 绍 研 究 方 法 研 究 结 果Zheng*et al,J.Energy Chem.2023 实验上发现施加外压后锂 枝晶减 少，锂 金属电 池性能 提升；在原子尺度上，外压是如 何影响 锂枝晶 的？压强对金属锂的自修复有 何影响？Zhang et al.,Adv.Energy Mater.2021,11,2003416 Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494 MTP Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494 Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494 Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494 Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494 Journal of Energy Chemistry 79(2023)489 494/