(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211050537.X (22)申请日 2022.08.31 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115114810 A (43)申请公布日 2022.09.27 (73)专利权人 北京金羽新材 科技有限公司 地址 100089 北京市海淀区温泉镇创客小 镇社区配套 商业楼7#楼二层20 3室 (72)发明人 李爱军　常希望　黄杜斌　杨扬　 邬金龙　王春源　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 颜欢 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 30/25(2020.01) G06F 30/28(2020.01) (56)对比文件 CN 110556168 A,2019.12.10 审查员 黄伟峰 (54)发明名称 一种电解液模拟分析方法、 装置、 设备、 介质 (57)摘要 本发明公开了一种电解液模拟分析方法、 装 置、 设备、 介质， 属于锂电池技术领域。 该方法包 括： 对电解液体系所含的成分进行结构优化， 获 取成分初始构象在能量最低时的总 能量及分子 结构信息； 获取电解液体系的密度； 对每个原子 指派与初始构象匹配的力场形式； 构建电解液体 系模型并进行初始结构优化； 随后进行分子动力 学计算， 对能量稳定后的体系中各种粒子的构象 进行统计， 得到粒子的径向函数值等数据； 选择 电中性‑局部溶剂化结构分别进行DFT计算， 得到 相应的HOMO/LUMO能级； 获取Li粒子均方位移以 及电解液扩散系数； 分析预测电解液性能。 该方 法能够使模拟结果具有较高的准确性， 且模拟过 程所需时间较短， 成本 较低。 权利要求书2页 说明书11页 附图7页 CN 115114810 B 2022.11.11 CN 115114810 B 1.一种电解液模拟分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 对电解液体系所含的成分进行结构优化， 获取所述成分初始构象在能量最低时的总能 量以及分子结构信息； 获取所述电解液体系的密度； 对每种成分中的每 个原子指派与初始构象匹配的力场形式； 根据所得的分子结构信 息、 密度、 力场形式构建电解液体系模型； 所述电解液体系模型 为边界长为0.5 ‑0.6nm的立方体， 所述电解液体系模型中所含的粒子总数不低于500个； 在 构建电解液体系模型时， 将L i盐分成L i离子和阴离 子进行构建； 对构建的 电解液体系模型进行初始结构优化， 以得到当前体系能量最小化构型； 随后 进行分子动力学计算， 得到能量稳定后的体系； 所述分子动力学计算包括退火处 理和动力学计算； 其中， 退火处理条件包括： 退火处理轮数为2 ‑4轮， 退火计算模拟系综为正则系综， 退火 过程中高温为450 ‑650K， 低温为250 ‑350K； 且， 每轮退火处理过程中， 升温和降温循环次数 为10‑20次； 动力学计算条件包括： 动力学计算轮数为3 ‑5轮， 除最后一轮以外的其它轮数采用正则 系综为动力学计算模拟系综， 最后一轮动力学计算采用微正则系综为模拟系综； 除最后两 轮以外的其它轮数均以450 ‑650K和250 ‑350K交替进行， 模拟时长每轮以30 ‑100ps与10 ‑ 20ps交替进行， 最后两轮均以温度为250 ‑350K以及时长为50 ‑100ps进行； 分子动力学计算 过程中， 总模拟时长为0.2 ‑1ns； 对能量稳定后的体系中的各种粒子的构象进行统计， 得到锂离子为中心， 其余各粒子 的径向函数值、 锂离子的第一溶剂鞘层半径及锂离子与各粒子的配位数、 体系的局部溶剂 化结构及其数量占比； 选择电中性 ‑局部溶剂化结构分别进行密度泛函理论计算， 得到相应的最高已占据轨 道/最低未占据轨道能级平均值； 获取锂粒子均方位移以及电解液扩散系数； 分析预测电解液性能。 2.根据权利要求1所述的电解液模拟分析方法， 其特征在于， 所述电解液体系所含成分 包括稀释剂和添加剂分子中的至少一种以及锂盐和溶剂。 3.根据权利要求2所述的电解液模拟分析方法， 其特征在于， 所述锂盐包括六氟磷酸 锂、 双氟磺酰 亚胺锂盐、 二氟磷酸锂、 二 草酸硼酸锂及 双三氟甲磺酰 亚胺锂中的至少一种； 和/或， 所述溶剂为 醚类溶剂； 和/或， 所述稀释剂包括双(2,2,2 ‑三氟乙基)醚和1,1,2,2 ‑四氟乙基 ‑2,2,3,3‑四氟丙 基醚中的至少一种； 和/或， 添加剂包括碳酸亚乙烯酯、 碳酸乙烯亚乙酯、 亚硫酸亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯 中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的 电解液模拟分析方法， 其特征在于， 分子结构信息包括构象、 键长、 键角以及键能中的至少一种。 5.一种电解液模拟分析装置， 其特 征在于， 所述电解液模拟分析装置包括： 第一获取模块， 用于对电解液体系所含的成分进行结构优化， 获得所述成分初始构象权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114810 B 2在能量最低时的总能量以及分子结构信息； 第二获取模块， 用于获取 所述电解液体系的密度； 指派模块， 用于对每种成分中的每 个原子指派与初始构象匹配的力场形式； 构建模块， 用于根据所得的分子结构信息、 密度、 力场形式构建电解液体系模型； 所述 电解液体系模型为边界长为0.5 ‑0.6nm的立方体， 所述电解液体系模型中所含的粒子总数 不低于500个； 在构建电解液体系模型时， 将L i盐分成L i离子和阴离 子进行构建； 优化及计算模块， 用于对构建的 电解液体系模型进行初始结构优化， 以得到当前体系 能量最小化构型； 随后进行分子动力学计算， 得到能量稳定后的体系； 所述分子动力学计算包括退火处 理和动力学计算； 其中， 退火处理条件包括： 退火处理轮数为2 ‑4轮， 退火计算模拟系综为正则系综， 退火 过程中高温为450 ‑650K， 低温为250 ‑350K； 且， 每轮退火处理过程中， 升温和降温循环次数 为10‑20次； 动力学计算条件包括： 动力学计算轮数为3 ‑5轮， 除最后一轮以外的其它轮数采用正则 系综为动力学计算模拟系综， 最后一轮动力学计算采用微正则系综为模拟系综； 除最后两 轮以外的其它轮数均以450 ‑650K和250 ‑350K交替进行， 模拟时长每轮以30 ‑100ps与10 ‑ 20ps交替进行， 最后两轮均以温度为250 ‑350K以及时长为50 ‑100ps进行； 分子动力学计算 过程中， 总模拟时长为0.2 ‑1ns； 第三获取模块， 用于对能量稳定后的体系中的各种粒子的构象进行统计， 得到锂离子 为中心， 其余各粒子的径向函数值、 锂离子第一溶剂鞘层半径及 锂离子与各粒子的配位数、 体系的局部溶剂化结构及其数量占比； 第四获取模块， 用于选择电中性 ‑局部溶剂化结构分别进行密度泛函理论计算， 得到相 应的最高已占据轨道/最低未占据轨道能级； 第五获取模块， 获取锂粒子均方位移以及电解液扩散系数； 分析预测模块， 用于分析 预测电解液性能。 6.一种电解液模拟分析设备， 其特征在于， 所述电解液模拟分析设备包括： 处理器以及 存储有计算机程序指令的存 储器； 所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1 ‑4任一项所述的电解液模拟 分析方法。 7.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机 程序指令， 所述计算机程序指令被处理器执行实现如权利要求1 ‑4任一项所述的电解液模 拟分析方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114810 B 3