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中科院青能所-崔光磊-固态电池中的多尺度多物理场理论模拟
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固态电池是极具发展潜力的高比能高安全储能技术。目前,固态电池中的多尺度离子迁移困难和电-化-力-热多物理场耦合界面失效是制约固态电池能量密度和循环寿命的瓶颈问题,因此如何厘清并解决多尺度离子迁移和多物理场耦合作用下的界面问题,成为研发高性能固态电池面临的重要挑战。针对上述问题,本团队聚焦固态电池中离子迁移的本质过程及其与界面问题的内在联系,在发展非原位/原位多尺度和多物理场界面表征分析方法的基础上,基于第一性原理计算论证了界面反应机制及解决策略;利用分子动力学模拟研究了聚合物电解质的离子迁移和电化学窗口与压力的构效关系,以及有机-无机复合固态电解质中的离子迁移机制;采用有限元模拟探索了电场和力场作用对界面行为的调控机制[1-11]。上述多尺度多物理场理论模拟研究为揭示固态电池结构、组分、形貌在不同物理场下的动态演化规律提供了技术支持,为指导优化固态电池关键材料及界面设计提供了理论指导。而且,本团队总结了机器学习在电极、电解质材料开发,锂金属负极界面优化,电池寿命和热失控行为预测等方面的应用[12],为利用机器学习开发高性能固态电池奠定了研究基础。
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