近期，物理学院计算凝聚态物理组在氯离子电池研究方面取得新进展，相关研究工作“Inverse Design and High-throughput Screening of TM-A (TM: transition metal; A: O, S, Se) Cathodes for Chloride-Ion Batteries”发表在国际储能材料领域著名刊物《Energy Storage Materials》（IF =17.79, 2022, 51, 80-87），2020级硕士生吴梦琪为论文第一作者，青年教师连如乾博士为通讯作者。
氯离子电池（CIB）具有优秀的储能特性。近年来，过渡金属氯氧化合物(TMOCl)由于其层状结构和在有机电解质中的高稳定性,成为CIB正极中最具吸引力的材料之一。但在放电过程中，低Cl含量下的TMOCl会发生转化反应，从而对CIB的循环性能和能量密度产生不利影响。为了消除转化反应，作者提出了通过高通量筛选结合逆向设计的方法在过渡金属氧族化合物中探索新型CIB正极材料。基于动态稳定性、热力学稳定性和Cl-结合能力等综合评估，最终筛选出的FeSe具有拓扑稳定的Fe-Se框架，能够完全避免低氯离子浓度下正极的分解和重构行为。计算结果显示在循环过程中，连续的Cl-插层反应保证了接近3.2 V的平稳电压平台。由于FeSeCl的3d-4p轨道杂化的增强，FeSe的金属性质在FeSeCl相中得以保持。从动力学性质上看，FeSe和FeSeCl中Cl-迁移能垒较小，分别为0.13 eV和0.28 eV。该工作为阴离子电池体系的电极材料开发设计提供了重要理论探索方案。
物理学院计算凝聚态物理组由我校引进人才石兴强教授于2020年牵头组建。自组建以来，已经以河北大学为第一单位在Phys. Rev. B、Phys. Rev. Mater.、Energy Storage Mater.等凝聚态物理或材料物理类著名期刊发表高水平学术论文近10篇，对物理一级学科博士点起到了重要支撑作用。
以上工作得到了河北大学高层次引进人才项目的资助和支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.030
（物理学院、科学技术处供稿）
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