【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，具体而言，涉及一种预测硫化物电解质空气稳定性的方法及设备。
技术介绍
1、与传统锂离子电池相比，固态锂电池的能量和功率密度以及安全性均得到显著提升。固态电解质是固态锂电池的核心，主要分为三种：聚合物、氧化物与硫化物，其中硫化物电解质具有更高的离子电导率和高延展性，被认为是最有前途的下一代电池电解质。
2、但是，硫化物电解质极差的空气稳定性问题尤为突出。当其暴露于空气中时，会与空气中的水产生有毒的硫化氢气体、电解质结构完全破坏、电化学性能衰减，这导致了硫化物电解质的合成、储存、运输和后处理过程都严重依赖惰性气氛或干燥室，大大增加了生产成本并限制其商业化应用。
3、目前为了提升硫化物电解质的空气稳定性，主要从元素掺杂、新材料设计、表面工程等手段进行研究，然后再测量其生成硫化氢的产量。这一过程不仅需要搭建硫化氢气体收集和测量装置，并且费时费力且成本较高。
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种预测硫化物电解质空气稳定性的方法及设备，以解决或改善上述技术问题。
2、本申请可这样实现：
3、第一方面，本申请提供一种预测硫化物电解质空气稳定性的方法，其包括以下步骤：
4、步骤(1)：搭建硫化物电解质晶胞模型并对硫化物电解质晶胞模型进行结构优化，得到优化后的硫化物电解质晶胞；
5、步骤(2)：对优化后的硫化物电解质晶胞进行晶面切割，得到硫化物电解质晶胞
6、步骤(3)：搭建水分子模型并对水分子模型进行结构优化，获取优化后的水分子模型的能量eh2o；
7、步骤(4)：搭建硫化氢分子模型并对硫化氢分子模型进行结构优化，获取优化后的硫化氢分子模型的能量eh2s；
8、步骤(5)：将优化后的水分子模型吸附到优化后的硫化物电解质晶胞slab模型表面，得到吸附模型；
9、步骤(6)：对吸附模型进行结构优化，获取优化后的吸附模型的能量etotal；
10、步骤(7)：对etotal、eslab和eh2o进行加权求和，计算出优化后的吸附模型中，水分子吸附在slab模型表面的吸附能eadsorb；
11、步骤(8)：获取优化后的吸附模型中，水分子与硫化物电解质晶胞slab模型表面最近原子之间的垂直距离d；
12、步骤(9)：将优化后的slab模型表面的s原子替换为o原子，得到水解模型，对水解模型进行结构优化，获取优化后的水解模型的能量eo replace s；
13、步骤(10)：对eo replace s、eh2s、eslab和eh2o进行加权求和，计算出优化后的吸附模型中，水分子在硫化物电解质晶胞的slab模型表面的水解能ehydrolysis；
14、步骤(11)：对eadsorb、ehydrolysis和d进行加权求和，计算出相应硫化物电解质的稳定性参数δ，δ值越大，对应的硫化物电解质的空气稳定性越好。
15、在可选的实施方式中，步骤(1)中，使用第一性原理方法对硫化物电解质晶胞模型中的晶胞参数和原子位置进行同时优化。
16、在可选的实施方式中，硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中，计算参数的设置包括：平面波截止能为赝势中enmax的1倍至1.3倍，力收敛为至电子步收敛为1×10-3ev至1×10-5ev。
17、在可选的实施方式中，步骤(2)包括以下特征中的至少一种：
18、特征一：对优化后的硫化物电解质晶胞的(001)晶面进行切割；
19、特征二：硫化物电解质晶胞slab模型中的真空层厚度不小于优选为至
20、特征三：对硫化物电解质晶胞slab模型进行结构优化时，将slab模型中远离硫化物电解质晶胞表面的n层原子进行固定，n的取值不超过整个slab模型中原子层数的2/3；
21、特征四：对硫化物电解质晶胞slab模型进行结构优化时，只优化原子位置，不优化晶胞参数；
22、特征五：采用第一性原理方法对硫化物电解质晶胞slab模型进行结构优化，且硫化物电解质晶胞slab模型的结构优化过程中所用的计算参数与硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中所用的计算参数相同。
23、在可选的实施方式中，步骤(3)包括以下特征中的至少一种：
24、特征一：搭建水分子模型时所用的晶胞参数与硫化物电解质晶胞slab模型中的晶胞参数保持一致；
25、特征二：对水分子模型进行结构优化时，只优化原子位置，不优化晶胞参数；
26、特征三：采用第一性原理方法对水分子模型进行结构优化，且水分子模型的结构优化过程中所用的计算参数与硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中所用的计算参数相同。
27、在可选的实施方式中，步骤(4)包括以下特征中的至少一种：
28、特征一：搭建硫化氢分子模型时所用的晶胞参数与硫化物电解质晶胞slab模型中的晶胞参数保持一致；
29、特征二：对硫化氢分子模型进行结构优化时，只优化原子位置，不优化晶胞参数；
30、特征三：采用第一性原理方法对硫化氢分子模型进行结构优化，且硫化氢分子模型的结构优化过程中所用的计算参数与硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中所用的计算参数相同。
31、在可选的实施方式中，步骤(5)中，将优化后的水分子模型中的水分子吸附到优化后的硫化物电解质晶胞slab模型中的硫化物电解质晶胞的s原子上。
32、在可选的实施方式中，步骤(6)包括以下特征中的至少一种：
33、特征一：步骤(6)中，对吸附模型进行结构优化时，只优化原子位置，不优化晶胞参数；
34、特征二：采用第一性原理方法对吸附模型进行结构优化，且吸附模型的结构优化过程中所用的计算参数与硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中所用的计算参数相同。
35、在可选的实施方式中，步骤(8)中的垂直距离为水分子的重心与硫化物电解质晶胞slab模型表面最近原子之间的垂直距离。
36、在可选的实施方式中，步骤(9)包括以下特征中的至少一种：
37、特征一：对水解模型进行结构优化时，只优化原子位置，不优化晶胞参数；
38、特征二：采用第一性原理方法对水解模型进行结构优化，且水解模型的结构优化过程中所用的计算参数与硫化物电解质晶胞模型的结构优化过程中所用的计算参数相同。
39、在可选的实施方式中，步骤(7)中，对etotal、eslab和eh2o进行加权求和按以下方式进行：eadsorb＝etotal-eslab-eh2o；
40、或，步骤(10)中，对eoreplaces、eh2s、eslab和eh2o进行加权求和按以下方式进行：eh本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种预测硫化物电解质空气稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，使用第一性原理方法对所述硫化物电解质晶胞模型中的晶胞参数和原子位置进行同时优化；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括以下特征中的至少一种：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括以下特征中的至少一种：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)包括以下特征中的至少一种：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，将优化后的水分子模型中的水分子吸附到优化后的硫化物电解质晶胞Slab模型中的硫化物电解质晶胞的S原子上。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(6)包括以下特征中的至少一种：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中的垂直距离为水分子的重心与硫化物电解质晶胞Slab模型表面最近原子之间的垂直距离；
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，对Etotal
10.一种设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1-9任一项所述的预测硫化物电解质空气稳定性的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种预测硫化物电解质空气稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，使用第一性原理方法对所述硫化物电解质晶胞模型中的晶胞参数和原子位置进行同时优化；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括以下特征中的至少一种：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括以下特征中的至少一种：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)包括以下特征中的至少一种：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，将优化后的水分子模型中的水分子吸附到优化后的硫化物电解质晶胞slab模型中的硫...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱高龙，邱凯，谭铁宁，
申请(专利权)人：四川新能源汽车创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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