獲取電極材料的基本晶體結(jié)構(gòu)參數(shù):首先需要確定電池材料的晶體結(jié)構(gòu),包括晶格參數(shù)和空間群等。
構(gòu)建晶體結(jié)構(gòu)模型:基于獲取的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù),構(gòu)建電極材料的晶體結(jié)構(gòu)模型。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化:使用第一性原理計算軟件對晶體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化,以獲得總能量最低的最優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)。
能帶計算:對最優(yōu)化晶體進(jìn)行能帶計算,獲取能帶、態(tài)密度及動力學(xué)參數(shù),這些參數(shù)對于理解材料的電子結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能至關(guān)重要。
聲子譜計算:進(jìn)行聲子譜計算以獲取材料的熱力學(xué)參數(shù),這對于理解材料的熱穩(wěn)定性和熱行為非常重要。
合成電極材料:根據(jù)最優(yōu)化的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)合成電極材料。
構(gòu)建電池樣品模型:使用合成的電極材料構(gòu)建鋰離子電池樣品模型,并獲取電池的尺寸參數(shù)。
充放電循環(huán)測試:對電池樣品進(jìn)行充放電循環(huán)測試、電池表面溫度分布測試以及溫升曲線測試,以獲取實際電池性能數(shù)據(jù)。
構(gòu)建電化學(xué)-熱耦合模型:基于熱力學(xué)參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)和電池尺寸參數(shù),構(gòu)建電池的電化學(xué)-熱耦合模型。這通常涉及到準(zhǔn)二維電化學(xué)模型和三維熱模型的建立,并實現(xiàn)電化學(xué)模型和熱模型的雙向耦合。
模型驗證:通過比較模型預(yù)測的電壓、溫度等參數(shù)與實驗數(shù)據(jù),驗證電化學(xué)-熱耦合模型的有效性。