[发明专利]一种具有电催化作用的锂硫电池正极材料的设计方法

权利要求书

1.一种具有电催化作用的锂硫电池正极材料的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在6×6掺氮石墨烯上分别构建单金属原子位点，或双金属原子位点，作为锂硫电池的正极材料，并进行结构优化得到稳定的正极材料构型；

（2）用DFT优化多硫化物得到多硫化物稳定结构，将多硫化物稳定结构吸附在溶剂分子DOL、DME以及稳定的正极材料构型上，利用DFT方法做进一步结构优化，得到稳定的吸附构型；

（3）根据步骤（2）所得稳定的吸附构型，计算多硫化物稳定结构吸附在溶剂分子DOL、DME以及稳定的正极材料构型的结合能，根据结合能的大小，筛除结合能小于溶剂分子DOL和DME的结合能的正极材料构型；

（4）对步骤（3）筛选出的稳定的正极材料构型计算其电子结构，进一步筛选具有高导电性能的稳定的正极材料构型；

（5）计算在锂硫电池充电和放电过程中，多硫化物稳定结构在步骤（4）所述的稳定的正极材料构型上的分解能垒和氧化还原反应的吉布斯自由能，选取吉布斯自由能最小的稳定的正极材料构型作为具有电催化作用的锂硫电池正极材料。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，具体过程为：利用Materialsstudio软件，导入单层石墨烯使用supercell功能进行扩胞至6×6，再在石墨烯上掺杂氮原子形成6×6含氮石墨烯，在含氮石墨烯上掺杂单金属原子位点，或双金属原子位点，作为锂硫电池正极材料，然后通过VESTA软件进行格式转化，最后在VASP软件中采用PBE+vdW^surf的DFT方法进行结构优化得到稳定的正极材料构型。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，单金属原子位点为Mn、Fe、Co和Ni中任意一种，双金属原子位点为MnFe、MnCo和MnNi中任意一种。

4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，具体过程为：利用Materialsstudio构建多硫化物，并用DFT优化得到多硫化物稳定结构，将多硫化物稳定结构吸附在电解质的溶剂分子DME和DOL以及稳定的正极材料构型上，通过VESTA软件转化成POSCAR格式最后导入到VASP中，采用PBE+vdW^surf的DFT方法对其进行优化，得到稳定的吸附构型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，多硫化物是指锂硫电池氧化还原反应过程产生的中间产物。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，具体过程为：基于稳定的吸附构型，在VASP中计算多硫化物稳定结构吸附在溶剂分子DOL或DME或稳定的正极材料构型的结合能E_b，以公式E_b=E_sub+E_LiPSs-E_sys进行计算，其中，E_sub为溶剂分子DOL或DME或稳定的正极材料构型的能量，E_LiPS为多硫化物稳定结构的能量，E_sys为稳定的吸附构型的能量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，具体过程为：利用DFT方法计算电子结构，利用Origin软件画出电子态密度图，以费米能级处不为零作为具有高导电性能的正极材料构型的评判标准。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，具体过程为：利用CI-NEB计算在锂硫电池充电过程中，多硫化物稳定结构在稳定的正极材料构型上的分解能垒，利用Origin软件画出分解能垒曲线。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，具体过程为：利用DFT方法计算锂硫电池在放电过程中，多硫化物稳定结构在稳定的正极材料构型上的氧化还原反应的吉布斯自由能，利用Origin软件画出吉布斯自由能图。