化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (5): 518-526.DOI: 10.6023/A25030076 上一篇 下一篇
研究论文
墨云鹤, 曹卫刚, 赵乐泉, 唐振强, 郑珑, 蔡宗英*(
)
投稿日期:2025-03-12
发布日期:2025-04-24
基金资助:
Yunhe Mo, Weigang Cao, Lequan Zhao, Zhenqiang Tang, Long Zheng, Zongying Cai*(
)
Received:2025-03-12
Published:2025-04-24
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鉴于成本效益、资源丰富性, 钒基锂离子电池电极材料成为科研热点. 通过机器学习模型与第一性原理计算对钒基材料数据库建立了筛选-验证流程, 旨在发现优异潜在钒基电极材料. 从Materials project提取出了4694条钒基数据, 并通过pymatgen (Python Materials Genomics)计算了最大理论容量. 相关性研究发现密度对于钒基材料理论容量的影响比较关键, 经三种机器学习算法联合预测对比, 遗传算法确定超参数的深度神经网络算法(DNN)效果最佳, R2为0.771. 并通过DNN算法的SHAP分析进一步证明. 经模型预测, 根据密度特征选取原始数据集前0.5%数据, 最终确定了26种潜在钒基电极材料. 经机器学习与第一性原理计算验证, 确定了三种理论容量均大于650 mAh/g, 开路电压分别为2.56、0.64、0.49 V的钒基正负两电极候选材料. 这一流程不仅可用于对钒基电极材料的发现, 并有望在不同材料体系扩展.
墨云鹤, 曹卫刚, 赵乐泉, 唐振强, 郑珑, 蔡宗英. 基于机器学习与第一性原理筛选锂离子电池钒基电极材料[J]. 化学学报, 2025, 83(5): 518-526.
Yunhe Mo, Weigang Cao, Lequan Zhao, Zhenqiang Tang, Long Zheng, Zongying Cai. Screening Vanadium-Based Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries Based on Machine Learning and First-Principles[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(5): 518-526.
| ID | Formula | Density/(g•cm–3) | Specific capacity/(mAh•g–1) |
|---|---|---|---|
| mp-18896 | V6O13 | 3.927 | 755.468 |
| mp-2229279 | MgV5O12 | 3.877 | 699.022 |
| mp-27877 | V2MoO8 | 3.755 | 678.126 |
| ID | Formula | Density/(g•cm–3) | Specific capacity/(mAh•g–1) |
|---|---|---|---|
| mp-18896 | V6O13 | 3.927 | 755.468 |
| mp-2229279 | MgV5O12 | 3.877 | 699.022 |
| mp-27877 | V2MoO8 | 3.755 | 678.126 |
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