[发明专利]一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法

权利要求书

1.一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，确定过渡金属硫化物材料设计的i个自变量参数，j个评价指标，i、j均为自然数；

S2，确定材料性能参考分数，同时建立若干个研究对象的初始模型；

S3，对各个初始模型，进行微观尺度的第一性原理计算，得到目标待评价指标；

S4，将待评价指标按权重进行量化，获得综合性能分数P；

S5，将已获得的性能分数与参考分数进行比较，给出作用力性能等级。

2.根据权利要求1所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述S1中所述硫化物记为M_xS_y，其中，M表示过渡金属，包括Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr和Mn；x，y为正整数；多硫化物包括长链或短链多硫化锂Li₂S_n或长链或短链多硫化钠Na₂S_n，其中，n＝1,2,4,6,8。

3.根据权利要求1所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述S1中所述评价指标包括与多硫化物的吸附能E_ad、禁带宽度Gap、电荷转移量Trans和锂离子扩散系数Diff。

4.根据权利要求3所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述多硫化锂的吸附能E_ad通过以下公式得到：

式中，E_ad表示吸附能，单位为eV；E_MS表示过渡金属硫化物的体系总能量，单位为eV；表示为多硫化锂/多硫化钠的体系总能量，单位为eV；表示多硫化锂/多硫化钠吸附于过渡金属硫化物时的体系总能量，单位为eV。

5.根据权利要求3所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述禁带宽度Gap通过其所在范围区间被归为导体：0≤Gap＜0.3eV、半导体：0.3eV≤Gap＜5.0eV、绝缘体：Gap≥5.0eV。

6.根据权利要求3所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述电荷转移量Trans由Mulliken电子分析得出反应过程中的电荷转移数，单位为e。

7.根据权利要求3所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述锂离子扩散系数Diff是通过过渡态搜索理论结合LST/QST工具来确定最可能的离子扩散路径，并计算出该路径下对应的离子扩散势垒，最后基于以下公式得到离子扩散系数：

式中：a是迁移距离，单位为m；v是有效振动频率，单位为Hz；ΔE_a为活化势垒，单位为eV；k为玻尔兹曼常数；T为开尔文温度。

8.根据权利要求5所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述S4具体包括以下步骤：

S41，根据影响锂硫电池性能的重要性，将与多硫化物的吸附能E_ad、禁带宽度Gap、电荷转移量Trans和锂离子扩散系数Diff按照4：2：2：2进行权重分配；

S42，根据与多硫化物的吸附能E_ad对穿梭效应影响程度，将与长链多硫化物的吸附能、与短链多硫化物的吸附能按照4：1进行权重分配；

S43，根据禁带宽度Gap对锂硫电池的性能影响，将导体、半导体和绝缘体按照2，1，0进行性能赋值。

9.根据权利要求1所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述S4计算的综合性能分数P按照以下公式测算每一种硫化物研究对象对多硫化物的作用力：

其中，R_i为权重系数；i表示第i种硫化物；T_j为评价指标，j＝1,2,3,4。

10.根据权利要求5所述的一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，其特征在于，所述S5中所述性能等级为优、良、一般、差四个等级，分别对应综合性能分数P范围为P≥23、20≤P＜23、15≤P＜20和P＜15。