材料科学与工程

  说明：高熵氧化物（HEOs）是由多种金属阳离子形成的固溶体，具高熵效应、晶格畸变和多元素协同作用。而DFT作为核心工具，通过GGA/PBE、HSE06等泛函，研究其晶格优化、电…

本文系统阐述了纳米级孤立颗粒和团簇催化剂的基本概念、主要优势和前沿应用。 纳米团簇催化剂通过原子级高度分散，实现极高的金属原子利用率、可调控的电子结构和强界面效应，显著提升了催化活…

表面吸附差分电荷密度是研究分子与固体表面相互作用的重要工具，它通过比较吸附体系与未吸附体系之间的电荷密度差异，揭示电子在吸附过程中的转移和重新分布情况。这一方法在第一性原理计算中被…

  总结：本文系统总结了氮（N）掺杂作为材料改性手段的原理、方法、优势及其在催化领域的具体应用。 N掺杂因其资源丰富、电子结构调控能力强以及适用材料广泛而被广泛应用，常采用高温氨气…

说明：本文介绍了水系电池的组成成分及正负极材料，详细阐述正极的氧化物、聚阴离子化合物和负极的氧化物、有机聚合物、金属单质材料特性、晶体结构、储能机制与挑战，读者可深入了解水系电池材…

电池正极材料的分类体系主要基于晶体结构、化学组成与电化学性能的差异，包括层状氧化物、尖晶石型、橄榄石型等主要类型。 其发展历程经历了从LiCoO₂到多元复合材料的演变，广泛应用于动…

石墨作为锂离子电池（LIB）负极材料，因其优异的电化学性能、长寿命、化学稳定性及较低的成本而被广泛使用。然而，其在高倍率充放电和快速充电中的表现仍存在一定的限制。 本文将对石墨的L…

光（电）催化作为一种高效利用太阳能的途径，对于解决能源危机和环境问题具有重要意义。 近年来，随着催化机制的逐步明确以及合成和表征技术的发展，催化材料的研究逐渐从能带工程转向更为复杂…

  说明：尽管在顶级综合性期刊Nature和Science（NS）中，研究体系成熟、创新步伐相对缓慢的传统金属结构材料（如铜、铁基合金）长期占比极低（不足1%），常被视为“创新乏力…

说明：固态电池通过轻量化（离子迁移能垒0.3 eV）、超薄化（电子带隙>4.0 eV）及长寿命设计（枝晶抑制>1 GPa），满足电动汽车、可穿戴设备与电网储能需求。 D…

说明：DFT理论计算在固态电池研发中发挥核心作用：通过晶格调控降低电解质离子迁移能垒（如LaCl₃−xBrₓ体系活化能从0.35 eV降至0.28 eV），优化离子电导率； 预测正…

说明：固态电池核心材料包括固态电解质（氧化物/硫化物/聚合物）、高镍三元/富锂锰基正极、硅基/锂金属负极。其中，硫化物电解质离子电导率达10⁻³~10⁻² S/cm，硅负极理论容量…

在材料科学与工程领域，X射线衍射（XRD）技术作为一种关键的表征手段，能够通过分析材料的衍射峰强度提供丰富的微观结构信息。 衍射峰强度是XRD图谱中的一个重要参数，它不仅反映了材料…

密度泛函理论（DFT）通过分析锂电池材料的电子行为、锂扩散路径及界面反应机制，精准预测结构稳定性、电压曲线与导电性优化策略。 结合跨尺度模拟与机器学习加速，DFT正推动高稳定性、高…

在锂硫电池的研究领域中，密度泛函理论（DFT）计算发挥着至关重要的作用，它为深入理解电池的反应机理、优化材料性能以及解决实际应用中的关键问题提供了有力的理论支撑。 以下将从吸附能、…

弹性性质包括杨氏模量、泊松比和剪切模量，量化材料抗形变能力。DFT通过弹性张量（Cij）计算单晶力学参数，结合Voigt-Hill平均法预测多晶模量，误差。 实例显示层状LiMnS…

在理论计算领域，元素掺杂作为调控材料性能的重要手段，其形式多样，根据掺杂位置的不同，主要可分为替位掺杂、间隙掺杂、表面吸附掺杂、空位辅助掺杂和复合掺杂等类型。 深入研究这些不同的掺…

锂离子电池因其循环寿命久、能量密度高、开路电压高、低自放电特性、近零记忆效应、安全且工艺成本低等优点。在众多电化学储能当中最为便捷，它的出现极大地解决了能源供应不匹配的问题。进而锂…

燃料电池作为一种将化学能转换为电能的新型能源技术，能够减少化石燃料的排放、降低噪音和振动，具有能源损耗少、能源利用效率高的优势，有广泛的应用前景。与普通电池不同的是，燃料电池可以通…

电池负极材料是锂离子电池中负责储存和释放锂离子的关键组成部分。 在放电过程中，锂离子从负极脱出并嵌入正极，电子则通过外电路传递形成电流；充电时这一过程逆向进行。 负极材料的性能直接…