【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池电解液用分子筛，尤其涉及一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法及系统、终端和存储介质。
技术介绍
1、随着电动汽车在交通工具中的占比不断提高，作为配套技术的锂电池重要性也在不断上升。电解液是锂电池的“血液”，对于锂电池的性能发挥至关重要。因此，如何降低锂电池电解液中的杂质含量是目前重要的工程问题之一。锂电池电解液杂质主要可以分为以下三类：(1)水分，hf；(2)含活泼氢的有机物，例如有机酸、醇、醛、酮、胺和酷胺等；(3)铁、钠、铝、镍、铬、铜等金属离子。关于前两类杂质的去除工艺研究较多，而关于金属离子杂质去除工艺研究较少。金属离子杂质主要会引发如下问题：金属杂质离子具有比锂离子低的还原电位，因此在充电过程中，金属杂质离子将首先嵌入到碳负极中，减少了锂离子嵌入的位置，因此减小了锂离子电池的可逆容量。高浓度的金属杂质离子的含量不仅会导致锂离子电池可逆比容量下降，而且金属杂质离子的析出还可能导致石墨电极表面无法形成有效的钝化层，使整个电池遭到破坏。
2、分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力。分子筛的化学组成通式为mex/n[(alo2)x(sio2)y]-mh2o，其结构如附图1所示，其中me是金属离子(k+，na+，ca2+等)，n为元素价态，分子筛的电负性来源于骨架si-o-al中的氧，a型分子筛结构中的基础单元alo4正四面体表面
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的是提供一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法及系统、终端和存储介质，采用第一性原理计算的方法，确定了不同阳离子掺杂对于ao4四面体结构中o原子电负性的影响，进而确定a型分子筛对于金属杂质的吸附能力，可以有效筛选出适用于消除锂电池电解液中金属杂质的分子筛。
2、本专利技术提供的一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其包括以下步骤：
3、s1.构建a型分子筛模型并记为未掺杂模型；以阳离子m取代a型分子筛中的al离子构建a型分子筛模型并记为掺杂模型；
4、s2.对未掺杂模型进行第一性原理计算的结构优化、能量计算及未掺杂模型中o原子的resp电荷的统计，得到能量值e1、未掺杂模型中o原子的resp电荷值c1；对掺杂模型进行第一性原理计算的结构优化、能量计算及掺杂模型中o原子的resp电荷的统计，得到能量值em、掺杂模型中o原子的resp电荷值cm；
5、s3.比较e1、em；若em/e1<1.1，则视为掺杂模型能量值合适，执行s4；否则视为掺杂模型能量过高，不能稳定存在；
6、s4.比较c1、cm；若cm>c1，则将阳离子m对应的掺杂模型记为优势模型并执行s5；
7、s5.计算优势模型、未掺杂模型对目标金属离子杂质的结合能，根据所述结合能选择用于吸附锂电池电解液中目标金属离子杂质的分子筛。
8、作为本专利技术上述方案的进一步改进，步骤s1中，使用vasp软件包对未掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
9、作为本专利技术上述方案的进一步改进，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4ev/atom，平面波能量精度为1×10-5ev/atom，平面波截断能量ecut为450ev。
10、作为本专利技术上述方案的进一步改进，步骤s2中，使用vasp软件包对掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
11、作为本专利技术上述方案的进一步改进，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4ev/atom，平面波能量精度为1×10-5ev/atom，平面波截断能量ecut为450ev。
12、作为本专利技术上述方案的进一步改进，步骤s2中，阳离子m包括ni、cr、co、cu、ti。
13、作为本专利技术上述方案的进一步改进，步骤s1中，利用可视化界面软件vesta构建a型分子筛模型。
14、作为本专利技术上述方案的进一步改进，步骤s2中，利用可视化界面软件vesta以阳离子m取代a型分子筛中的al离子构建a型分子筛模型。
15、本专利技术提供的一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计系统，其包括：
16、构建模块，其用于构建a型分子筛模型并记为未掺杂模型，以及以阳离子m取代a型分子筛中的al离子构建a型分子筛模型并记为掺杂模型；
17、优化模块，其用于对未掺杂模型和掺杂模型进行第一性原理计算的结构优化、能量计算及未掺杂模型中o原子的resp电荷的统计，以得到未掺杂模型的能量值e1、未掺杂模型中o原子的resp电荷值c1、掺杂模型的能量值em、掺杂模型中o原子的resp电荷值cm；
18、第一比较模块，其用于比较e1、em；若em/e1<1.1，则视为掺杂模型能量值合适；否则视为掺杂模型能量过高，不能稳定存在；
19、第二比较模块，其用于比较c1、cm；若cm>c1，则将阳离子m对应的掺杂模型记为优势模型；以及
20、选择模块，其用于计算优势模型、未掺杂模型对目标金属离子杂质的结合能，并根据所述结合能选择用于吸附锂电池电解液中目标金属离子杂质的分子筛。
21、本专利技术提供的一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如前所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法的步骤。
22、本专利技术提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时，实现如前所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法的步骤。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术采用第一性原理计算的方法，确定了不同阳离子掺杂对于ao4四面体结构中o原子电负性的影响，进而确定a型分子筛对于金属杂质的吸附能力，可以有效筛选出适用于消除锂电池电解液中金属杂质的分子筛。
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1.一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，步骤S1中，使用VASP软件包对未掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
3.根据权利要求2所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4eV/atom，平面波能量精度为1×10-5eV/atom，平面波截断能量Ecut为450eV。
4.根据权利要求1所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，步骤S2中，使用VASP软件包对掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
5.根据权利要求4所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4eV/atom，平面波能量精度为1×10-5eV/atom，平面波截断能量Ecut为450eV。
6.根据权利要求1所
7.根据权利要求1所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，步骤S1中，利用可视化界面软件VESTA构建A型分子筛模型；
8.一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计系统，其特征在于，其包括：
9.一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，步骤s1中，使用vasp软件包对未掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
3.根据权利要求2所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4ev/atom，平面波能量精度为1×10-5ev/atom，平面波截断能量ecut为450ev。
4.根据权利要求1所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，步骤s2中，使用vasp软件包对掺杂模型进行第一性原理结构优化及能量计算。
5.根据权利要求4所述的基于第一性原理对锂电池电解液分子筛的设计方法，其特征在于，第一性原理计算参数为：k空间网格为12×12×9，自洽收敛误差为1×10-4ev/atom，平面波能量...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚世瀚，曹子扬，韩文玉，方浩，黄卫国，李洋，朱冠楠，
申请(专利权)人：上海轩邑新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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