利用密度泛函理论计算Li2S的高压相变开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

硫化锂（li2s）作为一种潜在的高能量密度正极材料，在下一代锂离子电池领域备受关注。

其理论比容量高达1166mah/g，远高于目前商业化的钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料。

然而，li2s的低电子电导率和体积膨胀等问题限制了其实际应用。

2. 本选题国内外研究状况综述

li2s作为一种重要的锂离子电池正极材料，其高压行为近年来受到了广泛关注。

国内外学者在li2s的高压相变、电子结构、力学性质等方面开展了大量的理论和实验研究。

国内方面，中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学等单位在li2s高压研究领域取得了一系列重要进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对li2s在0-100gpa压力范围内的结构稳定性和电子性质进行系统研究。

主要内容包括以下几个方面：
1.li2s晶体结构的优化和性质计算：利用密度泛函理论计算软件包，对li2s的晶体结构进行优化，得到其平衡晶格常数、原子位置等结构参数，并计算其电子结构、力学性质等基本性质。

2.li2s高压相的预测：通过构建一系列不同压强下的li2s晶体结构模型，并对其进行结构优化和焓值计算，绘制焓值-压强曲线，预测li2s在高压下的相变序列和相变压强。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用基于密度泛函理论（dft）的第一性原理计算方法，利用相关的计算软件包（例如vasp、quantumespresso等）对li2s的高压相变进行模拟和分析。

具体步骤如下：
1.构建li2s的初始晶体结构模型：根据li2s的实验晶体结构数据，构建其初始晶体结构模型，并进行结构优化，得到其基态结构。

2.进行高压模拟：对优化后的li2s晶体结构模型施加不同大小的静水压强，模拟高压环境。

5. 研究的创新点

本研究拟采用高精度密度泛函理论计算方法，结合晶体结构预测算法和电子结构分析技术，系统研究Li2S在高压下的相变行为、电子结构演变以及成键机制。

相较于已有研究，本研究的创新点在于：（1）利用先进的晶体结构预测算法，探索Li2S可能存在的新型高压相；（2）结合电子结构分析和成键分析，深入揭示Li2S高压相变的物理机制；（3）基于理论计算结果，预测Li2S高压相的潜在应用价值，为设计高性能Li2S基正极材料提供理论指导。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 赵运涛,张龙,段素娟,等.基于密度泛函理论的ti2aln(0001)/tial(110)界面性质[j].稀有金属材料与工程,2018,47(11):3613-3619.

[2] 付圣,王永锋,周俊,等.压力下libh4的结构稳定性和相变路径的密度泛函理论研究[j].原子与分子物理学报,2020,37(02):321-327.

[3] 郝爱民,李俊杰,王飞,等.高压下金属锂结构稳定性及电子性质的第一性原理研究[j].高压物理学报,2019,33(04):40401-40408.