[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

说明书

本发明公开了测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法，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。本发明结合微观第一性原理计算结合加权计算法，最终建立了一个有效、可考的测算评价方法。

技术领域

本发明属于电池材料设计技术领域，涉及一种测算过渡金属硫化物与多硫化物作用力的方法。

背景技术

随着社会生产力以及车用电源的快速发展，传统锂离子电池逐渐无法满足人们的需求。新的电池体系锂硫/钠硫电池因其拥有高能量密度、正极原料单质硫储量丰富、价格低廉等特点从而成为极具发展潜力的电池体系。

锂硫/钠硫电池也存在一系列问题。首先，室温下硫及其放电产物导电性差。其次，在电池充放电过程中，产生中间产物多硫化物会溶解扩散至电解液中，与锂电级反应造成“穿梭效应”，从而导致活性物质损失和自放电现象。因此，研发过程需要寻找到导电性好、吸附多硫化物能力强的正极材料。

传统的电池材料开发多是基于“试错法”模式，通过实验手法进行变量实验，整体研发周期漫长，缺少理论指导，面临成本高、难度大、效率低等问题。微观计算机模拟计算能够加快理论认知速度，实现对材料的性质预测与机理解释。

另一方面，在电池材料的选取阶段，研究者与生产者更关注电池材料在电化学反应中的综合表现，而过去的实验计算方法主要以材料的性能指标孤立地计算与分析，缺乏对整体性能的把控。因此，一种整体性能的测算评估方法是必要的。

发明内容

为解决上述问题，本发明能够简化传统的通过数学方程计算求解平面几何图形关系的运算，提高求解平面几何图形关系的效率。

技术方案为不同可编程控制器平台的组态程序与数据交互映射方法，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。