近期，物理學(xué)院計(jì)算凝聚態(tài)物理組在氯離子電池研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究工作“Inverse Design and High-throughput Screening of TM-A (TM: transition metal; A: O, S, Se) Cathodes for Chloride-Ion Batteries”發(fā)表在國(guó)際儲(chǔ)能材料領(lǐng)域著名刊物《Energy Storage Materials》（IF =17.79, 2022, 51, 80-87），2020級(jí)碩士生吳夢(mèng)琪為論文第一作者，青年教師連如乾博士為通訊作者。

氯離子電池（CIB）具有優(yōu)秀的儲(chǔ)能特性。近年來(lái)，過(guò)渡金屬氯氧化合物(TMOCl)由于其層狀結(jié)構(gòu)和在有機(jī)電解質(zhì)中的高穩(wěn)定性,成為CIB正極中最具吸引力的材料之一。但在放電過(guò)程中，低Cl含量下的TMOCl會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從而對(duì)CIB的循環(huán)性能和能量密度產(chǎn)生不利影響。為了消除轉(zhuǎn)化反應(yīng)，作者提出了通過(guò)高通量篩選結(jié)合逆向設(shè)計(jì)的方法在過(guò)渡金屬氧族化合物中探索新型CIB正極材料。基于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、熱力學(xué)穩(wěn)定性和Cl^-結(jié)合能力等綜合評(píng)估，最終篩選出的FeSe具有拓?fù)浞€(wěn)定的Fe-Se框架，能夠完全避免低氯離子濃度下正極的分解和重構(gòu)行為。計(jì)算結(jié)果顯示在循環(huán)過(guò)程中，連續(xù)的Cl^-插層反應(yīng)保證了接近3.2 V的平穩(wěn)電壓平臺(tái)。由于FeSeCl的3d-4p軌道雜化的增強(qiáng)，FeSe的金屬性質(zhì)在FeSeCl相中得以保持。從動(dòng)力學(xué)性質(zhì)上看，F(xiàn)eSe和FeSeCl中Cl^-遷移能壘較小，分別為0.13 eV和0.28 eV。該工作為陰離子電池體系的電極材料開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了重要理論探索方案。

物理學(xué)院計(jì)算凝聚態(tài)物理組由我校引進(jìn)人才石興強(qiáng)教授于2020年?duì)款^組建。自組建以來(lái)，已經(jīng)以河北大學(xué)為第一單位在Phys. Rev. B、Phys. Rev. Mater.、Energy Storage Mater.等凝聚態(tài)物理或材料物理類(lèi)著名期刊發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文近10篇，對(duì)物理一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)起到了重要支撐作用。

以上工作得到了河北大學(xué)高層次引進(jìn)人才項(xiàng)目的資助和支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.030

（物理學(xué)院、科學(xué)技術(shù)處供稿）