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爆了!北大科研效率大幅提升就是用它,让人工干预减少了90%!

2021-09-14 16:59 作者:迈高科技  | 我要投稿

以石墨为代表的层状电极材料在离子电池中得到了广泛的研究与应用。二维层状电极材料,其层间距与电池性能表现有着直接的关系。而之前的实验和理论研究都关注于层状材料层间距扩大前后的性能对比上,没有考虑层间距何时会达到最佳效果,对层状材料电极中层间距对性能的影响也缺乏深入的理论探索。

北京大学物理学院与MatCloud+合作,以常见的石墨/石墨烯层状电极为例,基于MatCloud+的高通量计算筛选功能, 系统研究了碱金属离子(Li+, Na+, K+)电池中层状材料电极性能对其层间距的依赖性。通过综合考虑石墨/石墨烯电极随层间距连续变化过程中的结构、能量、电子学、离子学性能表现,找到了石墨/石墨烯电极在不同的碱金属离子电池中的最佳层间距,得到的研究结果也可以扩展到其他类似的层状电极材料,并指导实验选择合适的层间工程技术。该篇文章已在近期发表(Nanoscale, 2021, 13, 12521-12533 (IF 7.790, JCR Q1))文章系统地研究不同碱金属离子(Li+, Na+, K+)电池中层状材料层间距对电极的影响, 涉及“多结构、多性质”的计算。MatCloud+在本研究中,体现出的4个明显优点在于:(1)自动化调控层间距,生成候选空间,减少人为重复劳动;(2)人工干预的次数,明显地变少,大量工作让工作流引擎自动流程完成,能够按流程按预定的计划按部就班地自动计算;(3)错误后部分能自动纠错,避免了重复计算, 更近一步提高了效率。(4)自动搜索所有高对称吸附位点,减少人工劳动力,同时避免遗漏。 

在研究中,迁移势垒的计算涉及Li/Na/K共9个结构,吸附容量的计算涉及Li/K共6个结构。传统地,每个结构不仅需要分别计算,且结构优化/静态计算/插点/势垒计算都需要分别提交计算作业,且计算完毕后,需要人工将计算结果下载下来手动处理,因此共计约有60次人工作业提交, 以及60 次人工数据处理,共计120 次人工操作。而采用MatCloud+,   针对迁移势垒的计算,通过工作流引擎人工仅需对3个碱金属计算操作2次(共6次);针对吸附容量的计算,通过工作流引擎人工仅需对2个碱金属操作2次共计4次,总计人工操作10次,剩下的110人工处理全部MatCloud+自动帮助完成,人工干预减少了90%左右, 极大地提高了效率。


对于高通量计算筛选而言,供筛选的结构越多(既候选空间越大),MatCloud+效率提升越为明显。筛选过程越为复杂, MatCloud+效率提升越为明显



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