星空在线,星空在线(中国)计算凝聚态物理团队在氯离子电池理论研究方面取得新进展

近期，星空在线,星空在线(中国)计算凝聚态物理团队在氯离子电池研究方面取得新进展，相关第一性原理研究结果“High throughput Screening of TMOCl Cathode Materials based on Full-Cell System for Chloride-Ion Batteries”发表在Journal of Materials Chemistry A (2021, 9, 23169)，硕士研究生吴梦琪为论文第一作者，连如乾博士为通讯作者。

过渡金属氯氧化物(TMOCl)作为氯离子电池正极材料可与电解液保持良好兼容性，但从氯离子电池开发至今，仅有FeOCl和VOCl两种材料被报道。本工作通过第一性原理对16种过渡金属的TMOCl进行了高通量筛选，发现除已报道的两种材料外，仅有Co可以形成层状的CoOCl结构。与FeOCl和VOCl相比，CoOCl具有足够高且稳定的放电电压，有利于实现更大的能量密度，结构内部的Co³⁺具有较小的晶场劈裂能和交换劈裂能，能够为材料提供更高的电子导电性。以Co作为氧化还原中心的层状结构可提供更加均匀的Cl^-结合环境，使Cl^-具有更低的扩散势垒（0.37 eV），远小于VOCl (0.65 eV)和FeOCl (0.58 eV)。

此外，本工作还通过第一性原理计算明确了氯离子电池的放电反应机理，并在此基础上提出了以Li/LiCl为参考负极的全电池系统中CIBs电压的可靠理论公式。