应用于电池研究的人工智能/机器学习(AI/ML)是加速研究周期的有力工具。然而,开发合适的材料描述符是实现有意义和准确AI/ML的首要保障。目前,合理的溶剂选择仍然是电解质开发中的一个重大挑战,并且仍然是基于实验。近日,清华大学何向明、Wang Li利用静电势溶剂描述符实现锂电池电解液的合理设计。
本文要点:
1) 由于电解质设计中介电常数(ε)和施主数(DN)的不足,使得找到溶剂描述符来评估Li+溶剂化是加速电解质开发的重要一步。在此,作者基于Li+与溶剂之间的静电相互作用,通过密度泛函理论计算了电解质溶剂的静电势(ESP),并揭示了其中的显著规律性。
2) 作者提出了ESP作为一种直接而简单的溶剂描述符,可用于方便地设计电解质。而最低的负静电电势(ESPmin)确保了溶剂化溶剂的亲核能力,而弱的ESPmin意味着溶剂化能的降低。弱的ESPmin和强的最高正静电电势(ESPmax)是非溶剂化和反溶剂的主要特征。作者使用ESPmin–ESPmax图,确定了已在电解质工程中使用的强溶剂化溶剂、弱溶剂化溶剂或反溶剂。
Yanzhou Wu et.al Electrostatic Potential as Solvent Descriptor to Enable Rational Electrolyte Design for Lithium Batteries Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300259
https://doi.org/10.1002/aenm.202300259