【摘要】 面向电池材料团队的电解液分子动力学模拟服务，覆盖Li+溶剂化、界面取向、扩散、AIMD反应与CEI/SEI机理分析。

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图：电解液、电极界面与高能量密度电池研究主题图。

电解液筛选不应只停留在静态物性比较。对于锂金属电池、高镍正极和高电压体系，研究团队通常还需要回答：Li+与哪些分子配位？分子是否在正极界面富集？外加电场会不会改变取向？界面膜由哪些片段形成？

我们提供面向电池材料研究的分子动力学、AIMD 与 DFT 组合计算方案，帮助团队把电解液组成、界面结构和实验性能联系起来。

 

可解决的研究问题

  • *比较不同盐、溶剂和添加剂的 Li+ 第一溶剂化壳层；

  • *分析 RDF、配位数、密度分布、扩散系数和 Li+ MSD；

  • *判断功能分子在正极或锂金属界面的富集与取向；

  • *观察电解液分子在界面附近的吸附和初始分解；

  • *解释 CEI/SEI 中 LiF、Li2O、有机片段等组分的形成来源；

  • *为高电压正极、锂金属负极和高镍体系提供方案对比。

 

计算方案如何组合

1. 体相经典MD

适用于比较不同电解液配方的溶剂化结构、离子团簇和扩散行为。输出可包括 RDF、配位数、密度剖面、MSD 和扩散系数。

2. 界面MD

在正极、锂金属或模型表面附近建立电解液体系，进一步分析分子取向、界面富集和空间梯度。对于电场响应型分子，应明确电极电荷、外场设置和边界条件。

图：界面MD可用于分析功能分子在电场下的取向变化。

3. AIMD与DFT

AIMD用于观察短时间尺度的吸附和初始反应；DFT可用于比较吸附能、反应能、电荷转移和候选反应路径。两类方法需要根据体系尺寸和时间尺度合理取舍。

图：AIMD可用于观察不同电解液体系的界面膜形成差异。

 

交付内容

模块

交付示例

模型与参数

体系构建、组分比例、力场/泛函、边界条件

结构分析

RDF、配位数、密度、取向分布、界面距离

传输分析

MSD、扩散系数、离子迁移趋势

反应分析

吸附构型、分解片段、键变化、电荷差分

研究解读

与实验循环、倍率、阻抗或表征结果对应的机理说明

图：Li+均方位移（MSD）可用于比较不同电解液中的扩散趋势。

 

项目启动前需要准备什么

  • 1.电解液配方、盐浓度和添加剂比例；

  • 2.正极/负极材料组成、晶面或表面模型信息；

  • 3.目标问题：筛选、机理解释、论文补充，或方案预研；

  • 4.计划对比的实验条件，如温度、倍率、截止电压；

  • 5.期望交付格式和论文图表需求。

 

为什么要同时看体相与界面

体相 MD 能说明离子如何运动，但无法单独回答正极界面发生什么。界面模型能补充分子取向与局部配位信息，但其计算尺度有限。将体相 MD、界面 MD、AIMD 和 DFT 按问题组合，通常比单独依赖一种方法更适合建立“配方-界面-性能”的证据链。

 

FAQ

电解液MD模拟能替代实验吗？

不能。模拟适合缩小候选范围、解释微观机制和指导表征设计；电化学性能仍需要通过扣式、软包或其他实验体系验证。计算结果应明确模型、参数、时间尺度和适用范围。

只做DFT可以筛选电解液吗？

可以用于初筛分子反应倾向、吸附能和电荷转移，但难以单独描述复杂电解液中的统计分布、离子团簇和长时间扩散。若研究问题涉及溶剂化或界面富集，通常需要与经典MD结合。

 

服务咨询

科学指南针 · 唯理计算可根据研究目标提供计算方案咨询、课程培训与超算机时支持。项目评估将优先确认模型可行性、计算成本和实验验证接口，再确定交付范围。