[发明专利]与固态电解质兼容稳定的包覆材料的高通量预测方法

权利要求书

1.一种与固态电解质兼容稳定的包覆材料的高通量预测方法，包括下述步骤：

S1:确定包含分析对象中所有待选材料的最小数量的元素集的集合，所述元素集为由一组待选材料组中各待选材料分别与固体电解质材料的元素组成的各元素组合的并集，且所述各元素组合中至少一个元素组合与所述并集相同，其他元素组合与所述并集相同或者是所述并集的子集；

S2：根据反应产物的吉布斯自由能量，构建待选材料和固体电解质材料之一在界面处分解消耗的分数x的凸包，并根据反应产物与反应原料的能量差构建反应的总分解能量函数G_hullx，其中，每一元素集中覆盖的各待选材料共用由该元素集的元素组成构建的凸包；

S3:采用伪二分法计算方式，确定各待选材料和固体电解质材料之一在界面处分解消耗的分数在最动力学驱动的反应中的值x_m；

S4：总分解能量函数G_hullx由反应原料的固有化学不稳定性分解能G⁰_hull(x)和界面不稳定性分解能G’_hullx构成，根据要求i各待选材料在给定电压下平均每个原子固有电化学分解能小于热扰动能|G_hull(x＝1)|≤k_BT和ii在给定电压下界面不稳定分解能低于热扰动能|G′_hull(x_m)|≤k_BT，筛选出给定电压下满足功能稳定性要求的材料；

S3中，所述各待选材料和固体电解质材料之一在界面处分解消耗的分数在最动力学驱动的反应中的值x_m的确定包括下述步骤：

S3.1：使用矢量符号将原子比例映射为矢量元素来表示界面反应中给定的材料组成，获得总分解能量G_hullx相对于待选材料和固体电解质材料之一在界面处分解消耗的分数x的导数函数；

S3.2：在已知存在最动力学驱动的值x_m的范围x_range和确定一个初始猜测x₀，根据获得的导数函数找到初始猜测x₀的斜率，并通过斜率调整x_range的范围，重复该过程直到x_range的范围的上限和下限相差小于规定的阈值，从而得到最动力学驱动的值x_m。

2.根据权利要求1所述的高通量预测方法，其特征在于，所述包含分析对象中所有待选材料的最小数量的元素集的集合由下述步骤获得：

S1.1：将分析对象中的各待选材料分别与固体电解质材料的元素组成合并起来获得一系列元素组合；

S1.2：将一系列元素组合基于元素组成的长度排序，按照长度自小到大对元素组合进行迭代，移除与长度大的元素组合相同、或者是其子集的元素组合，最终获得的每个元素组合均为一个元素集。

3.根据权利要求1所述的高通量预测方法，其特征在于，所述固体电解质材料为硫化物固体电解质。

4.根据权利要求3所述的高通量预测方法，其特征在于，所述硫化物固体电解质为M-X-P-S-Y，X＝Si、Ge、Sn，M为碱金属，包括Li、Na、K、Rb、Cs，Y为掺杂元素，包括O、N、Se、F、Cl、Br、I，P为磷元素，S为硫元素。

5.根据权利要求1所述的高通量预测方法，其特征在于，所述给定电压范围为0-5V。

6.根据权利要求5所述的高通量预测方法，其特征在于，所述给定电压范围为0-1.5V的负极工作电压范围和2-4V的正极工作电压范围。

7.根据权利要求1所述的高通量预测方法，其特征在于，凸包的程序计算采用Python材料基因组数据库，构建总分解能量函数的组成和能量数据来源于材料项目MaterialsProject。

8.根据权利要求1所述的高通量预测方法，其特征在于，凸包中忽略了体积和熵的能量变化，电化学稳定性计算凸包时不考虑碱金属作为独立变化维度。