课程简介
VASP是目前适用范围最广、结果最可靠、受用户欢迎程度最高的DFT计算软件。课程内容包括Li离子电池所涉及的电化学反应类型(插入、合金、转化)、正负极材料离子容量与扩散能垒的计算,燃料电池所涉及的H2氧化与O2还原过程决速步、过电位的计算
课程内容
第1-2章 VASP理论基础与输入输出文件
本章介绍HF理论、密度泛函理论、VASP运行流程图、输入文件(INCAR、KPOINTS、POSCAR、POTCAR)的格式和常用标签的意义、输出文件的数据格式。这能够让大家合理设置电池计算中的参数,分析输出文件,为后续案例计算打下基础。


本章介绍超算平台的登录方式(easyconnect和ssh软件)、Linux操作系统的基础命令(ls、cp、vi等命令)。这能够让大家掌握连接VASP运行平台的方法和编写输入文件、提交计算任务、查看计算结果的方法。



VESTA是一款基于图形界面的免费建模软件,适用于不同操作系统。VESTA能够将CIF文件转换为POSCAR格式,还能够调整模型的显示效果,包括调整原子的大小与颜色、化学键颜色与模式、晶胞边界与大小等。



第5章 数据绘图软件Gnuplot
Gnuplot是一款基于命令行界面的免费绘图软件,适用于不同操作系统。Gnuplot能够绘制学术论文中的几乎所有图片,大家可自行调节曲线的颜色与粗细、图例的位置与字体、坐标轴名称与刻度范围、图片旋转与组合。



通过结构优化和分子动力学模拟获得Li在负极材料体相内和表面的占位,并判断电极材料发生的具体反应类型,从而计算电极电位与容量,并通过CINEB方法和原子振动频率计算Li迁移路径与势垒。这能够让大家掌握电位、容量、迁移势垒的计算方法,筛选高性能负极电极材料。


根据Li空位和吸附的不同位置,计算正极材料与Li反应的形成能,判断反应类型,根据不同反应类型计算正极材料的电位与容量。另外,通过过渡态搜索方法计算Li在正极材料体相和表面的迁移路径与势垒。这能够让大家掌握三维、二维正极材料电池性质的计算方法。



HOR是燃料电池负极发生的化学反应,通过计算H在催化剂表面不同位点的吸附自由能(总能+零点振动能+熵),确定最稳定吸附构型,并获得HOR过程的热力学势垒。通过d带中心的计算给出催化剂吸附能力强弱的判据。这能够让大家掌握判断催化剂活性高低的方法。


ORR是燃料电池正极发生的化学反应,通过计算O、OH、OOH在催化剂表面不同位点和不同构型的吸附自由能,确定ORR的反应路径、决速步、过电位等重要性能指标。这能够让大家掌握ORR过程中自由能的变化情况,分析反应进行的难易程度。

