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本次課程為的鋰電、鈉電正負(fù)極材料計(jì)算專題，基于CASTEP, ?Dmol3模塊設(shè)計(jì)，專門講解正、負(fù)極材料計(jì)算研究（另一部分為電解液/固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)）。

課程內(nèi)容：包括電壓曲線、克容量、離子遷移、過渡態(tài)、復(fù)合材料、姜泰勒效應(yīng)、陰陽離子氧化還原、離子吸附分析、磁性等內(nèi)容，重現(xiàn)案例來自PRB、Advanced Materials等期刊。

Materials Studio軟件簡單易用，上手很快，MS電池計(jì)算課程經(jīng)過三年打磨，內(nèi)容更加緊湊實(shí)用，學(xué)習(xí)性價(jià)比極高，培訓(xùn)班往期學(xué)員已經(jīng)哐哐發(fā)頂刊啦！

培訓(xùn)形式：線上課程、隨報(bào)隨學(xué)、無限回看、提供腳本、課后免費(fèi)超算練習(xí)賬號(hào)、課程群永不解散、永久答疑！

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Materials Studio鋰電、鈉電正負(fù)極材料計(jì)算專題培訓(xùn)它來啦！

講師介紹

楊老師：華算科技全職技術(shù)資深專家，擁有13年以上Materials Studio軟件使用經(jīng)驗(yàn)。曾就職于德國馬克思普朗克研究所，日本W(wǎng)PI研究所，并曾在芬蘭阿爾托大學(xué)進(jìn)行長期訪問，作為PI主持歐盟與日本科研項(xiàng)目各2項(xiàng)，日本高?？蒲许?xiàng)目2項(xiàng)。

主要從事固態(tài)相變的第一性原理研究、電化學(xué)固液界面的AIMD研究與超分子化學(xué)中的分子動(dòng)力學(xué)模擬。

課程亮點(diǎn)

Materials Studio作為橫跨多個(gè)尺度的材料計(jì)算模擬軟件，在電池材料研究方面具有天然的優(yōu)勢(shì)，電池材料包括正負(fù)電極與電解液，其分子水平的設(shè)計(jì)同時(shí)需要量子力學(xué)與分子力學(xué)兩大類方法，而MS的眾多計(jì)算模塊恰能滿足此要求。

Materials Studio強(qiáng)大的建模功能和可視化界面對(duì)初學(xué)者極其友好，使初學(xué)者即便對(duì)于復(fù)雜的電化學(xué)計(jì)算也能夠手到擒來。

此外，楊老師已在服務(wù)器上將網(wǎng)關(guān)打通，使DFT計(jì)算變得“一鍵即成”，免去了與Linux系統(tǒng)打交道的麻煩。

??DFT手段+理論有效結(jié)合：從本質(zhì)上解釋材料改性機(jī)理，使文章再上一個(gè)臺(tái)階。

??MS網(wǎng)關(guān)形式交作業(yè)：Linux入門門檻不再存在！Windows版本建模+參數(shù)設(shè)置，Linux節(jié)點(diǎn)并行自動(dòng)完成計(jì)算任務(wù)。

??直擊鋰電、鈉電中正、負(fù)極材料研究熱點(diǎn)：電位、容量、離子遷移、過渡態(tài)、姜泰勒效應(yīng)、陰陽離子氧化還原等。

課表一覽

課程內(nèi)容

電池反應(yīng)中的基本概念

MS楊站長系列課程

??二次電池的核心指標(biāo)與發(fā)展趨勢(shì)?

??二次電池的基本原理?

??離子的選擇，商業(yè)化的電極材料常見結(jié)構(gòu)如LiCoO2與LiFePO4?

??離子儲(chǔ)存機(jī)制：插入，合金，轉(zhuǎn)換?

??正負(fù)極/電解液的分子模擬手段

本章將帶大家了解二次電池中所需提高的性能以及其所對(duì)應(yīng)的模擬方法。同時(shí)也將介紹二次電池充電、放電可逆反應(yīng)中的復(fù)雜性、基本原理及離子儲(chǔ)存機(jī)制，以及商用正負(fù)極材料的常見結(jié)構(gòu)，使大家從整體上對(duì)電池中的反應(yīng)所涉及的機(jī)制有所了解。

密度泛函理論DFT、磁性與姜泰勒效應(yīng)

MS楊站長系列課程（理論部分）

??DFT基本理論，缺陷，電子自洽循環(huán)?

??鐵磁、反鐵磁、亞鐵磁的分類?

??晶體場劈裂

??姜泰勒效應(yīng)

本章介紹分子模擬中量子力學(xué)密度泛函理論方法的基本理論框架。此外，也將介紹含有未成對(duì)電子的體系該如何設(shè)置自旋，磁性體系如何設(shè)置每個(gè)原子的磁矩。

過渡金屬原子的磁矩可通過晶體場劈裂與姜泰勒效應(yīng)來解釋，本章也將為大家講解這兩個(gè)理論。

磁矩的設(shè)置、磁矩大小的影響因素

MS楊站長系列課程（理論+實(shí)操）

??如何在mp網(wǎng)站上查晶體結(jié)構(gòu)的磁矩?

??磁性體系原子磁矩設(shè)置?

??如何確定結(jié)構(gòu)中的磁性?

??磁矩對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的影響

??影響磁矩的因素

本章為大家介紹如何設(shè)置磁性體系中每個(gè)過渡金屬原子的磁矩。操作上并不難，難的是如何找到該體系磁學(xué)基態(tài)。

后者可通過兩種方法解決：一是算出所有磁矩排布配置的能量，二是通過文獻(xiàn)或數(shù)據(jù)庫去查找別人算出的結(jié)果。這兩種方法都將在本章中講解。

MS在服務(wù)器端作業(yè)提交

MS楊站長系列課程（實(shí)操部分）

? Easyconnect的安裝與連接?

? 客戶端的網(wǎng)關(guān)設(shè)置，網(wǎng)關(guān)形式交作業(yè)?

? SSH的安裝與連接

? 向服務(wù)器的文件傳輸，獨(dú)立模式交作業(yè)

但凡能夠發(fā)文章的數(shù)據(jù)一定是通過服務(wù)器算得的，個(gè)人電腦雖可做測試但其算力難以滿足需求。學(xué)完這部分知識(shí)，能夠掌握用SSH往服務(wù)器上傳文件、交作業(yè)的方法。

并且，本章也會(huì)為大家講解實(shí)現(xiàn)“一鍵交作業(yè)”及與服務(wù)器間自動(dòng)通訊的設(shè)置方法，以消除與Linux系統(tǒng)溝通的障礙。

磁性體系的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)計(jì)算

MS楊站長系列課程（實(shí)操部分）

??電子結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)置?

??能帶、PDOS分析?

??電子密度、自旋密度分析、原子磁矩布居分析?

??自旋密度在Vesta中的顯示?

??自旋密度切片?

??LiCoO2的原子磁矩設(shè)置與磁性判斷

磁性計(jì)算主要包括總磁矩、原子磁矩、自旋密度、自旋極化的能帶與態(tài)密度幾種方法，本章將從這幾個(gè)方面出發(fā)，手把手帶大家對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，包括圖表、立體圖與二維切片圖，以尖晶石體系與層狀LiCoO2為例，教大家分析其磁學(xué)性質(zhì)。

DFT+U方法

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用的經(jīng)驗(yàn)性修正?

??U值的物理意義及獲得?

??+U對(duì)能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、磁矩的影響?

??軌道與PDOS聯(lián)合分析 ?

??軌道相互作用分析

采用LDA、GGA交換關(guān)聯(lián)泛函無法準(zhǔn)確處理強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的電子結(jié)構(gòu)，因此需要DFT+U經(jīng)驗(yàn)在位庫倫校正來計(jì)算含Ni/Co/Mn/Fe等元素的正極材料體系。

本章將帶大家了解U值的設(shè)置方法，講解+U與否對(duì)能帶、態(tài)密度、軌道的影響。

鋰電負(fù)極電壓曲線與儲(chǔ)鋰容量1

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??正極離子脫出、負(fù)極離子嵌入過程中電位變化曲線的微觀解釋，階的形成?

??負(fù)極Li嵌入過程建模?

??嵌入結(jié)構(gòu)最低能量構(gòu)型 ?

??通過腳本構(gòu)建較大摻雜構(gòu)型與嵌入構(gòu)型

電池中每一個(gè)鋰離子脫出與嵌入過程都可以看作為一個(gè)小的化學(xué)反應(yīng)，因此可以用反應(yīng)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)來研究。本章將帶大家從反應(yīng)熱力學(xué)上理解電位曲線。

另外，本章將從MS及其它免費(fèi)數(shù)據(jù)庫中的體塊結(jié)構(gòu)入手，手把手帶大家進(jìn)行單層結(jié)構(gòu)的建模操作，以及構(gòu)建Li的吸附、嵌入模型，并講解通過腳本的方式自動(dòng)構(gòu)建較大摻雜構(gòu)型與嵌入構(gòu)型。

鋰電負(fù)極電壓曲線與儲(chǔ)鋰容量2

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??多個(gè)Li吸附的能量最低構(gòu)型?

??充電過程電壓曲線求解與作圖?

??儲(chǔ)鋰克容量的計(jì)算方法?

??常見正負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰克容量

本章將為大家介紹Li嵌入摻雜石墨烯過程中的電位變化曲線計(jì)算方法，包括多個(gè)Li吸附的構(gòu)型與電壓曲線求解過程。

同時(shí)也將為大家講解通過吸附能、結(jié)合能或電壓曲線判斷鋰離子的容量，并給出常見正負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰克容量。

鋰電正極材料電壓曲線與儲(chǔ)鋰容量

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??通過腳本構(gòu)建多個(gè)Li離子空位的LiFePO4構(gòu)型?

??LiFePO4磁性體系的計(jì)算設(shè)置，如何加速電子步收斂

??LiFePO4脫鋰過程Fe價(jià)態(tài)及磁矩的變化?

??LiFePO4脫鋰過程電壓曲線求解與作圖 ?

??儲(chǔ)鋰容量的確定與混合焓的計(jì)算

本章將帶大家通過腳本實(shí)現(xiàn)鋰離子脫出結(jié)構(gòu)的建模，并介紹解決正極材料計(jì)算中普遍存在的電子自洽循環(huán)不收斂的的方法。

也將為大家介紹脫鋰過程中過渡金屬陽離子氧化還原、價(jià)態(tài)變化的研究方法。最后將為大家講解正極材料脫鋰過程的電位變化曲線的求解方法。

鈉電正極電壓曲線與儲(chǔ)鋰容量

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??鈉離子電池正極材料的常見結(jié)構(gòu)?

??正極材料的空間群及對(duì)稱要素?

??鈉離子摻雜取代位點(diǎn)的Wyckoff符號(hào)?

??通過腳本構(gòu)建摻雜構(gòu)型、鈉離子脫出構(gòu)型?

??儲(chǔ)鈉容量的確定

鈉離子電池正極材料的研究手段與鋰電池類似，都要根據(jù)空間群中的Wyckoff符號(hào)來確定脫出Na+離子在對(duì)稱性上的非等價(jià)位置。當(dāng)脫出離子大于兩個(gè)時(shí)，人工判斷脫出位置工作量很大，所以需要借助腳本來構(gòu)建離子脫出構(gòu)型。

本章將手把手帶大家進(jìn)行經(jīng)典電池文獻(xiàn)中模型的重現(xiàn)，為大家講解腳本的使用方法及其背后的晶體學(xué)原理。

負(fù)極材料中的離子遷移勢(shì)壘

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??鋰離子的遷移路徑?

??過渡態(tài)的意義與理論?

??反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)路徑的構(gòu)建?

??勢(shì)壘、激活能計(jì)算?

??過渡態(tài)的頻率驗(yàn)證?

??過渡態(tài)的反應(yīng)路徑圖?

電池的倍率性能部分決定于離子在電極材料中的擴(kuò)散難易程度。手把手帶大家進(jìn)行反應(yīng)路徑創(chuàng)建，負(fù)極材料中離子遷移中的過渡態(tài)搜索、確認(rèn)、虛頻消除與優(yōu)化，并進(jìn)一步評(píng)估摻雜、空位對(duì)離子遷移以及倍率性能的影響。

正極材料中的離子遷移勢(shì)壘

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??正極材料中的離子遷移瓶頸?

??常見正極材料的U值?

??不同方向反應(yīng)路徑的構(gòu)建?

??勢(shì)壘、激活能計(jì)算、過渡態(tài)能量圖?

??過渡態(tài)確認(rèn)與反應(yīng)路徑圖

本章將為大家講解正極材料鋰離子遷移的過渡態(tài)搜索研究方法，將設(shè)計(jì)不同遷移路徑，從遷移瓶頸出發(fā)分析遷移勢(shì)壘的高低。并給出多種正極材料DFT+U計(jì)算中的U值。

鈉離子脫出過程的電子結(jié)構(gòu)分析

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??鈉離子脫出過程電子結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)置?

??通過PDOS分析O與過渡金屬元素的電子得失?

??通過布居比較O與過渡金屬元素的價(jià)態(tài)變化?

??通過軌道分陰離子氧化還原（O2-/O-）與脫出過程中的電荷補(bǔ)償?

電子結(jié)構(gòu)分析是研究正極材料性能的利器，通過電子分析可以推導(dǎo)容量、電位、倍率變化的根源。

本章將帶大家重現(xiàn)Advanced Materials 上一篇文獻(xiàn)的工作，用PDOS結(jié)合布居、軌道手段來分析過渡金屬陽離子、O陰離子的電荷態(tài)變化，解釋鈉離子電池正極材料電壓性能改善背后的機(jī)制。

Li在電極表面吸附的電子結(jié)構(gòu)分析

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??電極材料摻雜后的差分電荷密度立體圖與二維切片分析?

??用DMol3計(jì)算吸附Li前后的差分電荷密度?

??吸附Li前后的差分電荷密度立體圖與二維切片分析?

??原子得失電子的布居分析?

??Li與電極表面成鍵強(qiáng)度變化的COHP、PDOS分析

Li離子在電極表面吸附也需要從電子結(jié)構(gòu)來入手。本章將帶大家采用差分電荷密度的立體圖與二維切片圖、電荷布居及晶體軌道重疊布居手段來分析Li與電極表面的相互作用，進(jìn)而給出摻雜后Li吸附加強(qiáng)的本質(zhì)原因。

復(fù)合材料對(duì)鋰離子遷移影響的電子結(jié)構(gòu)分析

MS楊站長系列課程（實(shí)操）

??科學(xué)問題的提出?

??異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及注意事項(xiàng)?

??異質(zhì)結(jié)構(gòu)的靜電勢(shì)、內(nèi)建電場分析 ?

??異質(zhì)結(jié)構(gòu)的差分電荷密度、電荷耗盡層與積累層分析

??界面間嵌入Li的差分電荷密度與布居分析

本章將講解復(fù)合電極材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)于電池性能的影響。并且，將帶大家通過靜電勢(shì)、功函數(shù)、立體與切片差分電荷密度、布居分析手段來解釋復(fù)合之后倍率性能改善的原因。

報(bào)名方式

主辦單位：深圳華算科技有限公司（擁有VASP、Materials Studio、Gaussian商業(yè)版權(quán)）

深圳浦華系統(tǒng)技術(shù)有限公司（Materials Studio官方代理）

課程時(shí)間：22小時(shí)線上課程

培訓(xùn)形式：錄播課程，提供回放視頻，課程群永不解散，隨時(shí)提問，及時(shí)解答。

課程費(fèi)用：2980元。名額有限，欲報(bào)從速！提供增值稅普通發(fā)票及邀請(qǐng)函。與，同時(shí)報(bào)名優(yōu)惠更多哦！

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