
电池
界面分布、自由水、扩散系数:分子动力学(MD)如何三步解释水系电极的溶出失效?
水系电池里,普鲁士蓝及其类似物(PBA/PBAs)很诱人:结构开放、扩散快、成本低。但真正上电池后,很多体系会在几十圈内出现明显衰减,常见原因之一是过渡金属溶出:一旦 Mn/Fe 这类金属离子开始跑到电解液里,框架就会逐步空心化/缺陷化,容量与电压平台同步掉。
这篇 2022 ACS Energy Letters 的工作本身未必“新”,但是它展示了如何用理论计算把实验现象拆成微观动态必经步骤,并用可量化的指标把机制清晰揭示。
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多孔材料与分离传输 / 电池 / 离子扩散
Nature Commun/Angew双顶刊案例:如何用分子动力学(MD)定量分析膜扩散中的离子/水迁移?
在电池研发中,实验测试能告诉我们宏观的极化和倍率性能;但离子在隔膜孔/界面内部怎么走,很多时候只能靠分子动力学(MD)去“看见并讲清楚”。
在电池膜的研究中,MD主要承担三项核心任务:
1. 可视化传输路径: 将抽象的“离子通道”具象化,直观展示离子是沿着聚合物链蠕动,还是在充水孔道中自由扩散。
2. 定量化选择性机制: 通过非平衡态(NEMD)模拟施加外场,计算不同离子在膜中的迁移速率、通量比,直接量化膜的选择性。
3. 解析溶剂化效应: 精确计算离子的配位数(Coordination Number),揭示“去溶剂化”或“载水迁移”的能量代价。
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1. 可视化传输路径: 将抽象的“离子通道”具象化,直观展示离子是沿着聚合物链蠕动,还是在充水孔道中自由扩散。
2. 定量化选择性机制: 通过非平衡态(NEMD)模拟施加外场,计算不同离子在膜中的迁移速率、通量比,直接量化膜的选择性。
3. 解析溶剂化效应: 精确计算离子的配位数(Coordination Number),揭示“去溶剂化”或“载水迁移”的能量代价。

电池
Science计算精读:如何用多尺度计算 CMD、AIMD、ReaxFF、COMSO 彻底打通SEI界面的多尺度机制?
固体电解质界面(SEI)在电池储与电催化体系中都发挥着至关重要的作用。然而,实验表征往往只能给出宏观的电化学性能,难以直接观测界面处离子的动态演化。如果想要在顶刊上把SEI的机制讲透,理论计算能做些什么?
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电池
【CEI计算】王春生Nat. Chem.计算精读——正极界面膜(CEI)究竟怎么算?
在电池研发中,负极的SEI(固体电解质界面膜)已经被研究得相对透彻。相比之下,正极的CEI研究则复杂得多,如果想要在顶刊上把CEI的动态机制讲透,理论计算能做些什么?今天我们将结合两篇文献,分别是马里兰大学王春生教授团队的《Nature Chemistry》和台湾大学江志强团队的《J. Chem. Phys.》,来解读CEI能做哪些理论计算。
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电池
审稿人要求补充计算?Nat. Commun.审稿意见解读——两轮回复硬核补充计算
投稿顶刊时,最难的一步,往往不是把结果做出来,而是当审稿人追问“为什么”时,你能不能拿出足够硬的机制证据。当顶刊审稿人对你的物理机制提出严苛质疑时,理论计算究竟能如何帮你起死回生?本文我们将结合上海科技大学刘巍教授团队发表在Nature Communications上的一篇关于LLZTO固态电解质改性的研究及其审稿意见,解析作者如何在审稿过程中面对连续追问,层层补强论证,并借助第一性原理计算(DFT)与有限元仿真(COMSOL),逐步将原本相对分散的结果整合为一个自洽而完整的机制闭环。
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电池
孙学良Science:从实验表征到结构建模,新型固态电解质材料结构该如何确定?
一个新材料被成功合成,并不意味着问题已经解决,真正困难的部分往往在后面:它到底长什么样?结构怎么定?如果连现成晶体模型都没有,理论计算又该如何开展?
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