新能源电池
锂离子电池电解液添加剂设计于筛选
锂离子电池电解液添加剂一个常见的功能为促进固体/电解质界面(SEI)层的形成来增强电极的稳定性。电解添加剂包括环碳酸盐，如碳酸乙烯、碳酸乙烯、氟碳酸乙烯和碳酸烷基酯衍生物。近年来，含氟添加剂因其能够提高电解质对高电位的化学稳定性而引起了人们的关注。发现和开发添加剂来提高电池性能是至关重要的。以氟化和烷基化碳酸乙烯(EC)为基础，生成了7381个结构库，利用分子模拟技术从理论上深入了解氟化和烷基化添加剂性能的影响将有助于指导实验工作。利用Materials Studio和Pipeline Pilot对添加剂前线轨道、偶极矩、电离电势等性质进行计算，表征其化学活性，从而筛选出目标电解液添加剂分子。
M.D. Halls, K. Tasaki / Journal of Power Sources 195 (2010) 1472–1478
锂离子电池SEI膜形成过程模拟研究
但是SEI膜的形成过程尚不明确，本文通过密度泛函理论、动力学模特卡萝、分子动力学方法研究了SEI生长过程。通过Amorphous Cell搭建无定型模型，Forcite和COMPASSIII进行模型的弛豫平衡。为了模拟更加真实的反应环境，利用Dmol3模块中的FlexTS方法对电解液反应过程进行了研究，并且利用COSMO方法考虑了电解液中的环境，获得了反应的产物与对应的能垒；根据DFT的结果，做一系列反应模板，在动力学过程中进行模板的搜索和匹配；通过一系列的kMC+MD循环，最终模拟了SEI生长的过程。
J. Chem. Theory Comput. 2022, 18, 925−934
锂离子电池溶剂化结构对电解液反应机理影响模拟研究
为了研究不同过电位条件下添加剂在负极表面能否发生化学反应，搭建正极、电解液、负极体系模型，通过动力学之后体系密度、锂离子电导率评价模型合理性。分析了负极表面的主要成分，以及锂离子的溶剂化结构；如果添加剂能够聚集在负极表面，那么对于添加剂在负极表面的反应是有利的；但是能不能发生还原反应，将动力学获得得的微观结构进行DFT计算，根据还原电位评价反应可行性。J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 2473-2484
