一种表面逐级渐进吸附Li原子的高通量计算方法与流程

技术特征：
1.一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于，具体步骤如下：首先，针对某二维电极材料x，确定材料的表面类型并导入结构文件；对结构文件进行优化，当真空层厚度达到以上且方向在z轴，对结构文件进行弛豫计算，获得稳定的表面结构文件，并输出该稳定结构文件的总能量e(xli
x
)
num
；x表示当前结构文件中吸附的li原子数量；num表示为x个li原子构建的结构库中对应的当前结构文件的编号；然后，获取二维材料x表面所有可能的n个吸附位点，将一个li原子吸附到其中一个吸附位点上，每个吸附位点对应一种结构文件，所有吸附位点对应的n个结构文件形成了结构库；更新li原子的吸附个数x＝x 1，批量导入结构库中的n个结构文件，重复进行高通量弛豫计算，直到结构库中n个结构文件计算完毕；筛选总能量e(xli
x
)
num
的最低值，并计算该最低值对应的平衡电压；接着，在此最低值对应的稳定结构的基础上逐级继续吸附第二个、第三个li原子
……
直到满足平衡电压小于0或吸附位点达到满吸附；最后，输出所有平衡电压值，绘制理想电压曲线，得到li吸附中间相的形成能，li吸附阈值，以及理论容量。2.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的确定材料x的表面类型具体为：判断材料x的表面是否为确定的组成，如果是，将这一确定表面的结构文件导入；否则，x表面的组成复杂，表面原子排布不确定，存在多种表面结构，需并行导入对应的一系列结构文件，进行后续计算处理；结构文件包括：元素种类、各元素原子总数、超胞基矢大小及各原子坐标。3.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的结构优化是指：当z轴不是真空层的方向，则调整基矢使真空层在z轴方向；当真空层厚度小于则增大真空层的大小。4.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的材料x初始表面还未吸附li原子，驰豫时，x是0，构建的结构库中只含初始二维材料对应的结构文件；对垂直于二维材料的z方向的基矢不进行弛豫。5.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的吸附位点根据材料自身的材质与特性人为判定。6.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的li原子吸附到表面在结构文件中表现：li原子个数加一，同时，加入的li原子位于原二维材料z方向上方，且与近邻二维材料原子之间距离不大于两原子半径之和。7.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的平衡电压的计算公式为：其中，f是法拉第常数，e(li)表示单个li原子在体相下的能量；通过带入x
‑
1个li原子的最低能量和x个li原子的最低能量，得到x个li原子吸附下的
平衡电压值。8.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的逐级吸附li原子的过程为：在此最稳定结构文件的基础上继续吸附另一个li原子a，根据吸附位点构建li原子a可能存在的吸附结构库；即除已吸附li原子的位点外，其余所有吸附位点结构的构建；重复将li原子a构建的结构库中所有结构文件都进行弛豫计算，得到各自对应的总能量，并选择最低值及对应的平衡电压；直至平衡电压小于0或者最稳定结构文件的吸附点全部吸满，则停止计算，此时吸附的li原子数为m，材料x表面最大li吸附容量m＝m
‑
1。9.如权利要求1所述的一种表面逐级渐进吸附li原子的高通量计算方法，其特征在于所述的材料x的形成能计算公式为：e
f
(xli
x
)＝e(xli
x
)
‑
(x/m)e(xli
m
)
‑
(1
‑
x/m)e(x)其中，e(xli
x
)表示材料表面吸附x个li原子输出的总能量，e(xli
m
)表示材料表面吸附m个li原子输出的总能量，e(x)表示二维材料x驰豫后输出的总能量；理论容量c
a
的计算公式为：其中，z
a
是吸附元素的化合价数，m
x
对应材料x的分子量，m
a
对应li原子的分子量。

技术总结
本发明公开了一种表面逐级渐进吸附Li原子的高通量计算方法，属于材料表面领域，针对某材料，当真空层足够厚且方向在z轴进行弛豫计算，输出总能量。接着，对新吸附Li原子，每个吸附位点对应一个结构文件，由此构成结构库，批量导入所有结构文件，重复高通量的驰豫计算，输出各结构文件对应的总能量，从中选择最小值对应的结构作为最稳定结构，计算其平衡电压。当平衡电压大于0或吸附位点未达到满吸附，在最低能量结构的基础上继续吸附另一个Li原子，构建吸附结构库并重复驰豫计算；逐级添加直到满足条件，利用所有平衡电压值，绘制理想电压曲线，得到Li吸附中间相的相对形成能，Li吸附阈值以及理论容量等。本发明对新材料设计提供有利的帮助。提供有利的帮助。提供有利的帮助。


技术研发人员：张瑞丰 谷艺韬
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/10/18