计算讲座 | 锂电池氧化物层状正极材料的理论设计

学术   2024-10-11 20:01   山东  

锂电池氧化物层状正极材料的理论设计


科研大讲坛

计算专栏



清洁能源是人类解决能源和环境问题、实现“碳中和”目标的唯一路径。作为绿色能源存储器件,锂离子电池已深深融入到生产和生活中。在几类主流正极材料中,氧化物层状正极材料)由于具有显著的能量密度优势,在过去十年逐渐成为高能量密度动力电池的关键正极材料。如何设计高性能(高倍率、高稳定性)的层状正极材料已成为学术界和产业界迫切解决的关键科学问题。
我们很荣幸地邀请到北京大学郑家新教授开展一场关于锂电池氧化物层状正极材料的理论设计”的精彩线上报告。

无论您是致力于学术研究的学者、经验丰富的行业专家,还是对锂离子正极材料的理论设计怀有浓厚兴趣的学生,都不要错过本场报告!





报告简介





日期:10月16日(周三)





时间:19:00-20:30

形式:线上直播+互动问答(详情参与方式见下文)







报告人介绍





郑家新  |  北京大学

·北京大学深圳研究生院新材料学院副院长、副教授

·北美国内布拉斯加州立大学联合博士

·北大深研院-屹艮科技联合实验室主任

北京大学物理学与数学双学士(2008年)、北京大学博士(2013年)、北京大学博士后(2013~2015)。主要从事新能源材料计算模拟与设计、材料计算模拟方法发展、AI for Materials。至今在Nature/Nature Energy/Nature Commun.、Nat. Sci. Rev.、 Chem等学术期刊上发表SCI论文160余篇。

文章总引用12000余次(Google Scholar),H-index为58。先后获得深圳市自然科学一等奖,深圳市青年科技奖,广东省特支青年拔尖人才。2021-2023年连续入选斯坦福发布的全球前2%顶尖科学家单榜。







报告摘要



清洁能源是人类解决能源和环境问题、实现“碳中和”目标的唯一路径。作为绿色能源存储器件,锂离子电池已深深融入到生产和生活中。例如锂离子动力电池是新能源电动汽车的“心脏”,占整车成本的30%-40%,对高性能动力电池核心技术和供应链的争夺,影响到未来全球新能源的行业格局。锂电池性能提升主要受制于正极材料物理化学性质的调控,如能量密度、离子和电子输运、稳定性等。

在几类主流正极材料中,氧化物层状正极材料LiNi(x)Mn(y)Co(z)O(2) (NMC,x+y+z=1)和LiNi(x)Co(y)Al(z)O(2) (NCA,x+y+z=1)由于具有显著的能量密度优势,在过去十年逐渐成为高能量密度动力电池的关键正极材料。如何设计高性能(高倍率、高稳定性)的层状正极材料已成为学术界和产业界迫切解决的关键科学问题。

本报告将介绍运用第一性原理计算和机器学习方法在氧化物层状正极材料倍率和稳定性设计方面的进展:1)系统阐释了层状正极材料锂离子的扩散规律与机制,提出Ni的价态和含量是影响倍率性能的关键;2)系统研究了氧化物层状正极材料Ni/Li混排的调控机制;3)系统揭示了影响氧化物层状正极材料结构稳定性、热稳定性、环境稳定性、力学稳定性的物理机制,为高稳定性镍基层状正极材料的设计提供了思路。



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