VASP电池计算专题培训:Li离子电池/燃料电池/电位/容量/离子扩散/析氢反应/氧还原反应/自由能/过电位
Li离子电池与H2/O2燃料电池是目前应用最广泛的能量存储与转换器件,是未来新能源技术的发展方向。Li离子电池具有高能量密度、长寿命等特点,通过将电能转变为化学能实现对电能的存储。
H2/O2燃料电池具有高能量密度、无污染等特点,负极发生H2氧化反应、正极发生O2还原反应,将化学能转变为电能。
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1
VASP理论基础与输入输出文件
本章介绍HF理论、密度泛函理论、VASP运行流程图、输入文件(INCAR、KPOINTS、POSCAR、POTCAR)的格式和常用标签的意义、输出文件的数据格式。这能够让大家合理设置电池计算中的参数,分析输出文件,为后续案例计算打下基础。
2
超算平台与Linux系统命令
本章介绍超算平台的登录方式(easyconnect和ssh软件)、Linux操作系统的基础命令(ls、cp、vi等命令)。这能够让大家掌握连接VASP运行平台的方法和编写输入文件、提交计算任务、查看计算结果的方法。
3
模型构建软件VESTA
4
数据绘图软件Gnuplot
5
Li离子电池容量与电位
通过结构优化和分子动力学模拟获得Li在电极中的占位,并判断电极材料发生的具体反应类型,然后根据反应类型计算电极材料与Li反应的形成能与电位,通过电位曲线获得离子容量。这能够让大家掌握电位与容量的计算方法,筛选高容量电极材料。
6
Li离子电池扩散势垒
根据Li占据的不同位置,通过CINEB方法计算不同占位间Li离子迁移路径与势垒,并对过渡态结构进行原子振动频率验证。如果虚频个数超过一,则需要进行消虚频计算。这能够让大家通过迁移势垒筛选出高倍率性能较好的电极材料。
7
燃料离子HOR反应
HOR是燃料电池负极发生的化学反应,通过计算H在催化剂表面不同位点的吸附自由能(总能+零点振动能+熵),确定最稳定吸附构型,并获得HOR过程的热力学势垒。通过d带中心的计算给出催化剂吸附能力强弱的判据。这能够让大家掌握判断催化剂活性高低的方法。
8
燃料离子ORR反应
ORR是燃料电池正极发生的化学反应,通过计算O、OH、OOH在催化剂表面不同位点和不同构型的吸附自由能,确定ORR的反应路径、决速步、过电位等重要性能指标。这能够让大家掌握ORR过程中自由能的变化情况,分析反应进行的难易程度。
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