材料ゲノムに基づくリチウム電池の固体電解質設計の進歩について簡単に説明します。

リチウム電池において、全固体リチウム電池は、安全性向上の観点から、将来の二次電池の重要な開発の方向性として認識されています。しかし、固体電解質材料の使用に関する最大の問題の1つは、固体電解質中のリチウムイオンの導電率が従来の液体電解質の導電率よりも少なくとも1桁低いことです。リチウムイオンの輸送速度は電池の性能と密接に関係しているため、高いイオン伝導性、高い安定性、高い機械的強度を備えた固体電解質材料の開発が不可欠です。

中国科学院物理学研究所/北京物性物理学国立研究所（PICC）クリーンエネルギー研究所E01グループは、近年、リチウム電池材料の開発における材料ゲノムのアイデアの使用に取り組んでいます。ただし、量子力学法に基づくイオン輸送特性の計算は非常に大きく、高スループットアルゴリズムの開発には適していません。研究者らは、半経験的ポテンシャルに基づいてイオン輸送経路とバリア計算ソフトウェアBVpath（コンピューターソフトウェア著作権登録番号：2015 SR161954）を開発し、材料の選択と最適化のさまざまな段階でさまざまな計算精度の方法を組み合わせました。イオン輸送特性に基づくリチウム電池材料の高フラックス計算プロセスが開発されました。研究者らは、ハイスループットコンピューティングツールを使用して、無機結晶構造データベース内の1,000を超えるリチウム含有材料のイオン輸送特性のハイスループット計算スクリーニングを実行し、次世代で使用できる固体電解質材料を検索しました。固体リチウム二次電池（JMateriomic 1、325（2015）]。リチウムイオンの導電率が高い硫化物について、固体電解質β-Li3PS4のドーピング最適化スキームを、さまざまな精度の高フラックス計算を使用して研究しました。イオン伝導性を効果的に改善し、その熱力学的安定性を改善します。このスキームは実験的に検証されました[Sci.Rep.5、14227（2015）; Phys.Chem.Chem.Phys.18、21269（2016）]。

最近、中国工程院の研究チームであるChen Liquan、研究者のLi Wei、および副研究者のXiao Ruijuanが、博士課程の学生であるWangXuelongを指揮しました。上記の酸素ドープ硫化物スキームに基づいて、固体電解質に共存する複数の陰イオンを導入するという設計アイデアが提案されました。これにより、新しいオキシサルファイド固体電解質LiAlSO材料が設計されました。材料の結晶構造は、結晶構造予測法に基づくハイスループット計算によって決定され、その熱力学的安定性、速度論的安定性、およびイオン輸送特性が研究された。計算結果から、この化合物はa軸方向のリチウムイオン移動障壁が低く、固体リチウム電池の固体電解質の代替材料として期待される高速イオン伝導体に属していることがわかります。この資料は、国家知識産権局によって特許保護のために申請されました（特許申請番号：201710046965.8）。これは、材料ゲノムのアイデアに基づいて開発された固体電解質材料の最初の新しい構造であり、固体電解質材料の研究範囲は、オキシスルフィドおよび混合アニオン性化合物の分野に拡大されています。この研究は、Physical Review Letters（PhysicalReview Letters 118、195901（2017））の編集勧告として公開されました。

研究者たちは、リチウム二次電池の新材料の開発に適したハイスループットコンピューティング理論ツールと研究プラットフォームを確立することにより、リチウム電池の新材料の開発における材料ゲノムアイデアの実証応用を最初に実現しました。上記の材料ゲノム法の適用の成功は、高スループットの計算データの分析にインフォマティクスをさらに導入し、材料データの解釈を実現し、この新しい研究開発モデルをの研究プロセスで促進する可能性を提供するための基礎を提供します。他の種類の材料。この方向での研究作業は、国家自然科学基金委員会（112,34013）、科学技術省（2015AA 034201）、北京市科学技術委員会（D16110000241603）、青少年イノベーション促進協会によって強力にサポートされています。中国科学院（2016005）と北京材料遺伝子同盟の。

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