近期，物理學院計算凝聚態物理組在氯離子電池研究方面取得新進展，相關研究工作“Inverse Design and High-throughput Screening of TM-A (TM: transition metal; A: O, S, Se) Cathodes for Chloride-Ion Batteries”發表在國際儲能材料領域著名刊物《Energy Storage Materials》（IF =17.79, 2022, 51, 80-87），2020級碩士生吳夢琪為論文第一作者，青年教師連如乾博士為通訊作者。

氯離子電池（CIB）具有優秀的儲能特性。近年來，過渡金屬氯氧化合物(TMOCl)由于其層狀結構和在有機電解質中的高穩定性,成為CIB正極中最具吸引力的材料之一。但在放電過程中，低Cl含量下的TMOCl會發生轉化反應，從而對CIB的循環性能和能量密度產生不利影響。為了消除轉化反應，作者提出了通過高通量篩選結合逆向設計的方法在過渡金屬氧族化合物中探索新型CIB正極材料。基于動態穩定性、熱力學穩定性和Cl^-結合能力等綜合評估，最終篩選出的FeSe具有拓撲穩定的Fe-Se框架，能夠完全避免低氯離子濃度下正極的分解和重構行為。計算結果顯示在循環過程中，連續的Cl^-插層反應保證了接近3.2 V的平穩電壓平臺。由于FeSeCl的3d-4p軌道雜化的增強，FeSe的金屬性質在FeSeCl相中得以保持。從動力學性質上看，FeSe和FeSeCl中Cl^-遷移能壘較小，分別為0.13 eV和0.28 eV。該工作為陰離子電池體系的電極材料開發設計提供了重要理論探索方案。

物理學院計算凝聚態物理組由我校引進人才石興強教授于2020年牽頭組建。自組建以來，已經以河北大學為第一單位在Phys. Rev. B、Phys. Rev. Mater.、Energy Storage Mater.等凝聚態物理或材料物理類著名期刊發表高水平學術論文近10篇，對物理一級學科博士點起到了重要支撐作用。

以上工作得到了河北大學高層次引進人才項目的資助和支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.030

（物理學院、科學技術處供稿）