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Development and application of robust machine-learning interatomic potentials for the computational design of solid electrolytes for all-solid-state batteries

强大的机器学习原子间势的开发和应用，用于全固态电池固体电解质的计算设计

基本信息

批准号：
21K14729
负责人：
JALEM Randy
金额：
$ 3万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

全固体電池開発の大きな課題の一つが固体電解質のバルク・界面伝導度の向上である。本研究では、固体電解質のバルク構造内と粒界構造においてLiイオンの移動を解析することを目的とした。これを実現するために、第一原理計算をよく再現できる機械学習ポテンシャルを開発した。また、機械学習ポテンシャルの種類にはモーメントテンソルポテンシャルを用いた。学習データは第一原理理分子動力学法(MD)より計算したエネルギーや原子間力などのデータを用いて作成した。固体電解質としては、beta-Li3PS4を検討した。スーパーセルには少なくとも1万個の原子を含むバルク構造、アモルファス構造、粒界構造について、MDシミュレーションが実施されました。訓練データセットのために、Σ3およびΣ5の結晶粒界には15個の化学組成に対応する粒界モデルが構築されました。さらに、より高いΣ値（例：Σ13、Σ25）や非晶質-結晶接触を持つ結晶粒界構造も生成され、その後のMD計算に使用されました。開発した機械学習ポテンシャルを用いた分子動力学法の結果により、beta-Li3PS4のアモルファス構造のLiイオン伝導度（10^-3 S/cm）はバルク結晶構造より（10^-5　S/cm）二けた高いと分かった。この傾向は実験と一致することが確認した。その一方、粒界伝導度を解析したところ、beta-Li3PS4のTwist粒界構造の方（10^-3 S/cm）がTilt粒界構造の方（10^-4 S/cm）より一けた高いと分かった。位相的データ解析（persistence diagram）とLiイオンsite disorder解析により、Twist粒界構造のLiイオンのring構造とそのLiイオンのsite disorderはTilt粒界構造の方により大きいため、それでTwist粒界構造においてLiイオンの活性化エネルギーが低くなって、伝導度も高くなることが考えられる。(Submission)

The all-solid-state battery starts a large-scale project. The interface of the whole solid-state battery is highly sensitive. The purpose of this study is to analyze the purpose of this study. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the Li system in this study. After the first principle calculation, the first principle calculation will be completed, and then the mechanical engineering will be completed. In the field of machinery and machinery, we need to know how to use the information system. The first principle molecular dynamics method (MD) is used to calculate the atomic force. Solids are used to solve the problems of high temperature, low temperature and low temperature. Beta-Li3PS4. There are fewer than 10 thousand atoms in the world, including the production of large numbers of atoms, the production of particles, the production of particles, and the application of MD atoms. The chemical composition of each of the 15 chemical compositions at the grain boundary and the temperature at the grain boundary is higher than that at the grain boundary. For example: Σ 13, Σ 25 (for example, Σ 13, Σ 25), the contact between amorphous crystals and crystal boundaries is maintained, and then the MD calculation is performed. Using the molecular dynamics method of mechanical mechanics, the results show that the temperature of Li (10 ^-3 S/cm) is higher than that of Li (10 ^-3 S/cm) by using the method of molecular dynamics. Please confirm that you are in accordance with each other. "one side, grain boundary" analysis, beta-Li3PS4 "Twist grain boundary" (10 ^-3 S/cm) "Tilt grain boundary" (10 ^-4 S/cm) "one" high "score". Phase analysis (persistence diagram), Li analysis, site disorder analysis, Twist grain boundary, Li, ring, Li, site disorder, Tilt, Twist, Li, activation, temperature, temperature, (Submission)