CN116013421B - 一种电解液性能评估方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电解液技术领域，尤其涉及一种电解液性能评估方法、装置、存储介质及电子设备。所述方法包括：基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，所述第一性能参数用于表征电解液的传输性能；基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的各个第二性能参数；其中，所述第二性能参数用于表征电解液的安全性能；根据各个所述第一性能参数和各个所述第二性能参数确定所述目标电解液的性能评估结果。在本申请中，基于分子动力学和真实溶剂似导体屏蔽模型分别对影响电解液的传输性能和安全性能的各个性能参数进行全面系统的计算分析，并据此来确定电解液的性能评估结果，可以得到更加准确的评估结论。
Description
技术领域
本申请属于电解液技术领域，尤其涉及一种电解液性能评估方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备。
背景技术
随着消费类电子产品和可充电电池做为动力系统的新能源汽车飞速发展，人们对电池的要求也越来越高。锂电池相比铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有高比能量密度、宽工作温度范围以及长循环寿命的优点，使其在市场上长期占据着主流地位。
随着锂离子电池的广泛应用，对其各方面性能也提出了更高的要求，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的性能有着重大的影响，但在现有技术中，缺乏对电解液的性能进行全面系统分析的评估体系，难以得到准确的评估结论。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种电解液性能评估方法、装置、计算机可读存储介质及电子设备，以解决现有技术中存在的缺乏对电解液的性能进行全面系统分析的评估体系，难以得到准确的评估结论的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种电解液性能评估方法，可以包括：
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，第一性能参数用于表征电解液的传输性能；
基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的各个第二性能参数；其中，第二性能参数用于表征电解液的安全性能；
根据各个第一性能参数和各个第二性能参数确定目标电解液的性能评估结果。
在第一方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括离子电导率；
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，可以包括：
获取与目标电解液的溶剂类型对应的锂盐阴阳离子的分数电荷；
根据锂盐阴阳离子的分数电荷，基于分子动力学计算锂盐阴阳离子的扩散系数；
根据扩散系数计算目标电解液的离子电导率。
在第一方面的一种具体实现方式中，在根据扩散系数计算目标电解液的离子电导率之后，还可以包括：
根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正，得到修正后的离子电导率；其中，解离度用于表征电解液中锂盐的解离程度。
在第一方面的一种具体实现方式中，在根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正之前，还可以包括：
基于分子动力学分别统计目标电解液的阴离子配位数和溶剂分子配位数；
根据阴离子配位数和溶剂分子配位数计算目标电解液的解离度。
在第一方面的一种具体实现方式中，根据阴离子配位数和溶剂分子配位数计算目标电解液的解离度，可以包括：
计算包括阴离子配位数和溶剂分子配位数的总配位数；
将溶剂分子配位数与总配位数的比值确定为目标电解液的解离度。
在第一方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括粘度；
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，可以包括：
基于分子动力学分别计算目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度；
根据目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算目标电解液的粘度。
在第一方面的一种具体实现方式中，根据目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算目标电解液的粘度，可以包括：
对目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度进行数据拟合，得到目标电解液在预设的目标周期性转动加速度下的剪切粘度；
将目标电解液在目标周期性转动加速度下的剪切粘度确定为目标电解液的粘度。
在第一方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括介电常数；
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，可以包括：
获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；
根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的介电常数。
在第一方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括密度；
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，可以包括：
获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；
根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的密度。
在第一方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括摩尔浓度；
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，可以包括：
基于分子动力学计算目标电解液在平衡时间段内的平均体积；
根据平均体积计算目标电解液的摩尔浓度。
在第一方面的一种具体实现方式中，第二性能参数可以包括溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压中的一项或者多项；
基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的各个第二性能参数，可以包括：
基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压。
本申请实施例的第二方面提供了一种电解液性能评估装置，可以包括：
第一性能参数计算模块，用于基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，第一性能参数用于表征电解液的传输性能；
第二性能参数计算模块，用于基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的各个第二性能参数；其中，第二性能参数用于表征电解液的安全性能；
电解液性能评估模块，用于根据各个第一性能参数和各个第二性能参数确定目标电解液的性能评估结果。
在第二方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括离子电导率；第一性能参数计算模块可以包括离子电导率计算子模块；
离子电导率计算子模块可以包括：
离子分数电荷调整单元，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的锂盐阴阳离子的分数电荷；
扩散系数计算单元，用于根据锂盐阴阳离子的分数电荷，基于分子动力学计算锂盐阴阳离子的扩散系数；
离子电导率计算单元，用于根据扩散系数计算目标电解液的离子电导率。
在第二方面的一种具体实现方式中，离子电导率计算子模块还可以包括：
离子电导率修正单元，用于根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正，得到修正后的离子电导率；其中，解离度用于表征电解液中锂盐的解离程度。
在第二方面的一种具体实现方式中，离子电导率计算子模块还可以包括：
配位数统计单元，用于基于分子动力学分别统计目标电解液的阴离子配位数和溶剂分子配位数；
解离度计算单元，用于根据阴离子配位数和溶剂分子配位数计算目标电解液的解离度。
在第二方面的一种具体实现方式中，解离度计算单元可以包括：
总配位数计算子单元，用于计算包括阴离子配位数和溶剂分子配位数的总配位数；
解离度计算子单元，用于将溶剂分子配位数与总配位数的比值确定为目标电解液的解离度。
在第二方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括粘度；第一性能参数计算模块可以包括粘度计算子模块；
粘度计算子模块可以包括：
周期性转动计算单元，用于基于分子动力学分别计算目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度；
粘度计算单元，用于根据目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算目标电解液的粘度。
在第二方面的一种具体实现方式中，粘度计算单元可以包括：
数据拟合子单元，用于对目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度进行数据拟合，得到目标电解液在预设的目标周期性转动加速度下的剪切粘度；
粘度确定子单元，用于将目标电解液在目标周期性转动加速度下的剪切粘度确定为目标电解液的粘度。
在第二方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括介电常数；第一性能参数计算模块可以包括：
介电常数计算子模块，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的介电常数。
在第二方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括密度；第一性能参数计算模块可以包括：
密度计算子模块，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的密度。
在第二方面的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括摩尔浓度；第一性能参数计算模块可以包括：
摩尔浓度计算子模块，用于基于分子动力学计算目标电解液在平衡时间段内的平均体积；根据平均体积计算目标电解液的摩尔浓度。
在第二方面的一种具体实现方式中，第二性能参数可以包括溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压中的一项或者多项；
第二性能参数计算模块可以具体用于：基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压。
本申请实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种电解液性能评估方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种电解液性能评估方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述任一种电解液性能评估方法的步骤。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，所述第一性能参数用于表征电解液的传输性能；基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的各个第二性能参数；其中，所述第二性能参数用于表征电解液的安全性能；根据各个所述第一性能参数和各个所述第二性能参数确定所述目标电解液的性能评估结果。在本申请实施例中，基于分子动力学和真实溶剂似导体屏蔽模型分别对影响电解液的传输性能和安全性能的各个性能参数进行全面系统的计算分析，并据此来确定电解液的性能评估结果，可以得到更加准确的评估结论。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例中一种电解液性能评估方法的一个实施例流程图；
图2为本申请实施例中一种计算目标电解液的离子电导率的流程示意图；
图3为本申请实施例中另一种计算目标电解液的离子电导率的流程示意图；
图4为本申请实施例中计算目标电解液的粘度的流程示意图；
图5为本申请实施例中计算目标电解液的介电常数的流程示意图；
图6为本申请实施例中计算目标电解液的密度的流程示意图；
图7为本申请实施例中一种电解液性能评估装置的一个实施例结构图；
图8为本申请实施例中一种电子设备的示意框图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例中，主要从电解液的传输性能和安全性能等方面来对电解液进行全面系统的性能评估。
离子传输的场景包括但不限于电解液本体中、电解液电极界面处、固体电解质界面（Solid Electrolyte Interface，SEI）膜内以及正负极材料中，其传输的形式/行为包括但不限于溶剂化结构整体扩散传输和离子跳跃式扩散传输，不同场景的传输行为不同，传输形式复杂多样且相互耦合，目前业界没有明确的理论来阐明不同电解液的离子传输性能差异以及受哪些因素的影响，因而限制了具有高锂离子电导率的电解液的发展；此外，安全性是制约电解液工业化发展的关键因素，其覆盖的场景多样，目前业界也无成熟的理论可以对其进行阐释分析。
在本申请实施例中，基于分子动力学和真实溶剂似导体屏蔽模型（COnductor-like ScreeningMOdel for Realistic Solvents，COSMO-RS）分别对影响电解液的传输性能和安全性能的各个性能参数进行全面系统的计算分析，并据此来确定电解液的性能评估结果，可以得到更加准确的评估结论。
请参阅图1，本申请实施例中一种电解液性能评估方法的一个实施例可以包括：
步骤S101、基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数。
其中，目标电解液即为待进行性能评估的任意一种电解液，本申请实施例对其类型不作具体限定。
第一性能参数用于表征电解液的传输性能，可以包括但不限于离子电导率、粘度、介电常数、密度和摩尔浓度等参数中的一项或者多项。
在本申请实施例中主要基于分子动力学来进行各个第一性能参数的具体计算。分子动力学是一套分子模拟方法，该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动，以在由分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本，从而计算体系的构型积分，并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。
具体采用何种工具来进行分子动力学的分析计算可以根据实际情况进行设置，在本申请实施例的一种具体实现方式中，可以使用Gromacs来进行分子动力学的分析计算，其中独特的网格划分分配计算策略可以有效提高计算效率，在本申请实施例的其它具体实现方式中，也可以使用其它的工具来进行分子动力学的分析计算，本申请实施例对此不作具体限定。
经典的分子动力学可以计算多原子（>1000）和分子体系，但经典的分子动力学参数是初始设置且固定的，无法动态描述离子-离子，离子-分子，分子-分子之间的相互作用，其中包含了描述非成键相互作用的范德华力和静电力，尤其是锂盐的静电相互作用，其在不同电解液溶剂中存在着显著差异。
本申请实施例在各个第一性能参数的计算过程中，可以根据实际情况对锂盐阴阳离子的分数电荷以及溶剂分子的分数电荷进行调整，相比于现有的固定参数的计算方式，可以得到与实验数值更加接近的计算结果。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，目标电解液的离子电导率可以通过如图2所示的过程进行计算：
步骤S201、获取与目标电解液的溶剂类型对应的锂盐阴阳离子的分数电荷。
现有技术中，一般会将锂盐阴离子的分数电荷固定设置为－1.0，将锂盐阳离子的分数电荷固定设置为＋1.0。而在本申请实施例中，则可以根据不同的溶剂类型对锂盐阴阳离子的分数电荷进行灵活的动态调整，其中，锂盐阴离子的分数电荷的调整区间可以为[－1.0，－0.6]，锂盐阳离子的分数电荷的调整区间可以为[＋0.6，＋1.0]。
在本申请实施例中，可以预先建立起各种溶剂类型与锂盐阴阳离子的分数电荷之间的对应关系，如下表所示：
即若目标电解液的溶剂类型为溶剂类型1，则可以将锂盐阴阳离子的分数电荷调整为±0.7；若目标电解液的溶剂类型为溶剂类型2，则可以将锂盐阴阳离子的分数电荷调整为±0.6，若目标电解液的溶剂类型为溶剂类型3，则可以将锂盐阴阳离子的分数电荷调整为±0.9，以此类推。
对于任意一种溶剂类型而言，其锂盐阴阳离子的分数电荷调整值的具体确定过程如下：将锂盐阴阳离子的分数电荷在调整区间内进行遍历，对于遍历过程中的每一个取值，均基于该取值来计算对应的扩散系数，将计算得到的扩散系数与实验所得的扩散系数进行比较，两者误差最小时所对应的分数电荷取值即为锂盐阴阳离子的分数电荷调整值。
步骤S202、根据锂盐阴阳离子的分数电荷，基于分子动力学计算锂盐阴阳离子的扩散系数。
在实际应用中，可以根据具体情况采用现有的分子动力学中的任意一种计算方式来进行锂盐阴阳离子的扩散系数的计算，本申请实施例对此不作具体限定。
步骤S203、根据扩散系数计算目标电解液的离子电导率。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，可以基于能斯特-爱因斯坦（Nernst-Einstein）方程来计算离子电导率：
其中，e为基元电荷量，约为1.6×10-19库伦（C），k B 为玻尔兹曼常数，约为1.38×1023焦耳/开尔文（J/K），T为温度，取值为300开尔文（K），V为电解液模拟的体积，i用于区分不同的离子，N i 为i离子的数目，q i 为i离子的分数电荷，D i 为i离子的扩散系数，为离子电导率。
通过图2所示的过程，根据实际情况对锂盐阴阳离子的分数电荷进行调整，相比于现有的固定参数的计算方式，可以得到与实验数值更加接近的离子电导率计算结果。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，目标电解液的离子电导率还可以通过如图3所示的过程进行计算，即在步骤S203之后，进一步通过步骤S204对计算结果进行修改。
步骤S204、根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正，得到修正后的离子电导率。
其中，解离度用于表征电解液中锂盐的解离程度。步骤S203中离子电导率的计算方式需要在锂盐完全解离的情况下才能适用，而在锂盐尚未完全解离的情况下，该计算方式所得结果与实际的离子电导率存在着较大的误差。
本申请实施例可以使用解离度来对目标电解液中锂盐的解离程度进行衡量，首先基于分子动力学分别统计目标电解液的阴离子配位数和溶剂分子配位数，然后根据阴离子配位数和溶剂分子配位数计算目标电解液的解离度。具体地，可以计算包括阴离子配位数和溶剂分子配位数的总配位数，并将溶剂分子配位数与总配位数的比值确定为目标电解液的解离度，如下式所示：
其中，n ani 为阴离子配位数，n sol 为溶剂分子配位数，为目标电解液的解离度。
在已知解离度的情况下，即可根据下式对离子电导率进行修正：
其中，为修正后的离子电导率。
通过图3所示的过程，在计算得到离子电导率之后，进一步根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正，可以得到更加准确的离子电导率计算结果。
本申请实施例在0.1摩尔/升（mol/L）、0.5mol/L、1.0mol/L、2.0mol/L以及4.0mol/L等浓度的60余种电解液体系中运用这一离子电导率计算方式，获得了与实验值变化趋势相一致的离子电导率。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，目标电解液的粘度可以通过如图4所示的过程进行计算：
步骤S401、基于分子动力学分别计算目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度。
不同的周期性转动加速度的数目以及具体取值可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限定。例如，可以分别设置0.01纳米/皮秒2（nm/ps2）、0.05nm/ps2、0.1nm/ps2、0.2nm/ps2以及0.3nm/ps2这5个周期性转动加速度，使得目标电解液获得周期性扰动的力。
在实际应用中，可以根据具体情况采用现有的分子动力学中的任意一种计算方式来进行剪切粘度的计算，本申请实施例对此不作具体限定。
步骤S402、根据目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算目标电解液的粘度。
具体地，可以对目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度进行数据拟合，得到目标电解液在预设的目标周期性转动加速度下的剪切粘度，并将目标电解液在目标周期性转动加速度下的剪切粘度确定为目标电解液的粘度。其中，目标周期性转动加速度的具体可以根据实际情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限定。例如，可以将其设置为0nm/ps2、0.001nm/ps2、0.002nm/ps2或者其它的取值。
在此方法的计算结果基础上，还可以进一步建立起电解液溶剂分子结构官能团与粘度性质之间的构效关系。
本申请实施例通过计算电解液和纯溶剂在不同温度和不同浓度下的粘度，其计算结果与实验值的变化趋势一致。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，目标电解液的介电常数可以通过如图5所示的过程进行计算：
步骤S501、获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷。
现有技术中，一般会将溶剂分子的分数电荷设置为固定值，而在本申请实施例中，则可以根据不同的溶剂类型对溶剂分子的分数电荷进行灵活的动态调整。
在本申请实施例中，可以预先建立起各种溶剂类型与溶剂分子的分数电荷之间的对应关系，在已知目标电解液的溶剂类型的前提下，即可通过这一对应关系来确定溶剂分子的分数电荷。
对于任意一种溶剂类型而言，其溶剂分子的分数电荷调整值的具体确定过程如下：将溶剂分子的分数电荷在调整区间内进行遍历，对于遍历过程中的每一个取值，均基于该取值来计算对应的介电常数，将计算得到的介电常数与实验所得的介电常数进行比较，两者误差最小时所对应的分数电荷取值即为溶剂分子的分数电荷调整值。
步骤S502、根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的介电常数。
在介电常数的计算过程中，可以根据实际情况选取适当的电荷密度进行计算，包括但不限于基于拟合静电势（Restrained ElectroStaticPotential，RESP）方法计算得到的电荷密度、基于波函数计算得到的Mulliken电荷再加以校正的电荷密度（CM5，1.2*CM5），以及基于半经验校正方法计算得到的电荷密度（1.14*CM1A），在本申请实施例中，优选采用RESP电荷密度，利用该电荷密度计算的介电常数与实验数值以及变化规律更为一致。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，可以通过统计平衡轨迹中模拟盒子三个方向的偶极矩数据，再根据下式计算目标电解液的介电常数：
其中，M为模拟盒子总的偶极矩，为目标电解液的介电常数。
通过图5所示的过程，根据实际情况对溶剂分析的分数电荷进行调整，相比于现有的固定参数的计算方式，可以得到与实验数值的变化趋势一致，且数值更加接近的介电常数计算结果。
介电常数、粘度以及给电子数均与电解液离子传输性能有关，通过归纳分析上述计算方法获得的介电常数和粘度数据，再结合给电子数（DN值），可以初步建立其电解液溶剂分子与离子传输性能之间的构效关系，帮助研究人员快速判断电解液传输性能的优劣。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，目标电解液的密度可以通过如图6所示的过程进行计算：
步骤S601、获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷。
对溶剂分子的分数电荷进行调整的具体内容可以参见步骤S501中的详细描述，本申请实施例对此不再赘述。
步骤S602、根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的密度。
在实际应用中，可以根据具体情况采用现有的分子动力学中的任意一种计算方式来进行密度的计算，本申请实施例对此不作具体限定。
通过图6所示的过程，根据实际情况对溶剂分析的分数电荷进行调整，相比于现有的固定参数的计算方式，可以得到与实验数值的变化趋势一致，且数值更加接近的密度计算结果。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，在进行目标电解液的摩尔浓度的计算时，可以首先基于分子动力学计算目标电解液在平衡时间段内的平均体积，然后根据平均体积计算目标电解液的摩尔浓度，具体计算公式如下所示：
其中，N为锂盐的个数，N A 为阿伏伽德罗常数，约为6.02×1023，V ave 为平均体积，c为目标电解液的摩尔浓度。
步骤S102、基于COSMO-RS计算目标电解液的各个第二性能参数。
其中，第二性能参数用于表征电解液的安全性能，可以包括但不限于熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压等参数中的一项或者多项。
具体采用何种工具来进行分析计算可以根据实际情况进行设置，在本申请实施例的一种具体实现方式中，可以使用COSMOlogic基于COSMO-RS量化模型计算热力学数据的方法，获得电解液溶剂分子的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压等参数。该方法是通过第一性原理计算获得溶剂分子置于介电常数无线大环境时的表面屏蔽电荷密度，该电荷密度可计算分子之间的静电相互作用能，借助热力学方程可进一步计算出相应的热力学性质，该方法操作简单，快捷，准确性较高。基于该方法，还可以建立起电解液溶剂分子官能团与熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压等性质之间的构效关系，并进一步建立其评估电解液分子安全性的方法，更好的帮助研究人员快速筛选可用的电解液配方。
通过上述方法获得的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压的理论数值与实验值的变化趋势一致。
步骤S103、根据各个第一性能参数和各个第二性能参数确定目标电解液的性能评估结果。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，可以根据实际的使用需求预先为其中的每个参数均设置对应的取值范围，当各个第一性能参数和各个第二性能参数均处于对应的取值范围时，则可以确定目标电解液的性能评估结果为：传输性能和安全性能均可以满足使用需求，否则，则确定目标电解液的性能评估结果为：传输性能或安全性能存在缺陷，无法满足使用需求。
综上，本申请实施例基于分子动力学和真实溶剂似导体屏蔽模型分别对影响电解液的传输性能和安全性能的各个性能参数进行全面系统的计算分析，并据此来确定电解液的性能评估结果，可以得到更加准确的评估结论。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的一种电解液性能评估方法，图7示出了本申请实施例提供的一种电解液性能评估装置的一个实施例结构图。
本实施例中，一种电解液性能评估装置可以包括：
第一性能参数计算模块701，用于基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，第一性能参数用于表征电解液的传输性能；
第二性能参数计算模块702，用于基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的各个第二性能参数；其中，第二性能参数用于表征电解液的安全性能；
电解液性能评估模块703，用于根据各个第一性能参数和各个第二性能参数确定目标电解液的性能评估结果。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括离子电导率；第一性能参数计算模块可以包括离子电导率计算子模块；
离子电导率计算子模块可以包括：
离子分数电荷调整单元，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的锂盐阴阳离子的分数电荷；
扩散系数计算单元，用于根据锂盐阴阳离子的分数电荷，基于分子动力学计算锂盐阴阳离子的扩散系数；
离子电导率计算单元，用于根据扩散系数计算目标电解液的离子电导率。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，离子电导率计算子模块还可以包括：
离子电导率修正单元，用于根据目标电解液的解离度对离子电导率进行修正，得到修正后的离子电导率；其中，解离度用于表征电解液中锂盐的解离程度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，离子电导率计算子模块还可以包括：
配位数统计单元，用于基于分子动力学分别统计目标电解液的阴离子配位数和溶剂分子配位数；
解离度计算单元，用于根据阴离子配位数和溶剂分子配位数计算目标电解液的解离度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，解离度计算单元可以包括：
总配位数计算子单元，用于计算包括阴离子配位数和溶剂分子配位数的总配位数；
解离度计算子单元，用于将溶剂分子配位数与总配位数的比值确定为目标电解液的解离度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括粘度；第一性能参数计算模块可以包括粘度计算子模块；
粘度计算子模块可以包括：
周期性转动计算单元，用于基于分子动力学分别计算目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度；
粘度计算单元，用于根据目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算目标电解液的粘度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，粘度计算单元可以包括：
数据拟合子单元，用于对目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度进行数据拟合，得到目标电解液在预设的目标周期性转动加速度下的剪切粘度；
粘度确定子单元，用于将目标电解液在目标周期性转动加速度下的剪切粘度确定为目标电解液的粘度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括介电常数；第一性能参数计算模块可以包括：
介电常数计算子模块，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的介电常数。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括密度；第一性能参数计算模块可以包括：
密度计算子模块，用于获取与目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算目标电解液的密度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第一性能参数可以包括摩尔浓度；第一性能参数计算模块可以包括：
摩尔浓度计算子模块，用于基于分子动力学计算目标电解液在平衡时间段内的平均体积；根据平均体积计算目标电解液的摩尔浓度。
在本申请实施例的一种具体实现方式中，第二性能参数可以包括溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压中的一项或者多项；
第二性能参数计算模块可以具体用于：基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算目标电解液的溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
图8示出了本申请实施例提供的一种电子设备的示意框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图8所示，该实施例的电子设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个电解液性能评估方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示模块701至模块703的功能。
示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述电子设备8中的执行过程。
所述电子设备8可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑等计算设备。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是电子设备8的示例，并不构成对电子设备8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备8还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器80可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其它通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述电子设备8的内部存储单元，例如电子设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述电子设备8的外部存储设备，例如所述电子设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述电子设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述电子设备8所需的其它程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种电解液性能评估方法，其特征在于，包括：
基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，所述第一性能参数用于表征电解液的传输性能；各个所述第一性能参数的计算过程中的分数电荷与所述目标电解液的溶剂类型相对应；分数电荷的取值为所述第一性能参数的计算值与实验值误差最小时的分数电荷取值；
基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的各个第二性能参数；其中，所述第二性能参数用于表征电解液的安全性能；
根据各个所述第一性能参数和各个所述第二性能参数确定所述目标电解液的性能评估结果。
2.根据权利要求1所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第一性能参数包括离子电导率；
所述基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，包括：
获取与所述目标电解液的溶剂类型对应的锂盐阴阳离子的分数电荷；
根据锂盐阴阳离子的分数电荷，基于分子动力学计算锂盐阴阳离子的扩散系数；
根据所述扩散系数计算所述目标电解液的离子电导率。
3.根据权利要求2所述的电解液性能评估方法，其特征在于，在根据所述扩散系数计算所述目标电解液的离子电导率之后，还包括：
根据所述目标电解液的解离度对所述离子电导率进行修正，得到修正后的离子电导率；其中，所述解离度用于表征电解液中锂盐的解离程度。
4.根据权利要求3所述的电解液性能评估方法，其特征在于，在根据所述目标电解液的解离度对所述离子电导率进行修正之前，还包括：
基于分子动力学分别统计所述目标电解液的阴离子配位数和溶剂分子配位数；
根据所述阴离子配位数和所述溶剂分子配位数计算所述目标电解液的解离度。
5.根据权利要求4所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述根据所述阴离子配位数和所述溶剂分子配位数计算所述目标电解液的解离度，包括：
计算包括所述阴离子配位数和所述溶剂分子配位数的总配位数；
将所述溶剂分子配位数与所述总配位数的比值确定为所述目标电解液的解离度。
6.根据权利要求1所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第一性能参数包括粘度；
所述基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，包括：
基于分子动力学分别计算所述目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度；
根据所述目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算所述目标电解液的粘度。
7.根据权利要求6所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述根据所述目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度计算所述目标电解液的粘度，包括：
对所述目标电解液在不同的周期性转动加速度下的剪切粘度进行数据拟合，得到所述目标电解液在预设的目标周期性转动加速度下的剪切粘度；
将所述目标电解液在目标周期性转动加速度下的剪切粘度确定为所述目标电解液的粘度。
8.根据权利要求1所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第一性能参数包括介电常数；
所述基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，包括：
获取与所述目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；
根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算所述目标电解液的介电常数。
9.根据权利要求1所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第一性能参数包括密度；
所述基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，包括：
获取与所述目标电解液的溶剂类型对应的溶剂分子的分数电荷；
根据溶剂分子的分数电荷，基于分子动力学计算所述目标电解液的密度。
10.根据权利要求1所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第一性能参数包括摩尔浓度；
所述基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数，包括：
基于分子动力学计算所述目标电解液在平衡时间段内的平均体积；
根据所述平均体积计算所述目标电解液的摩尔浓度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电解液性能评估方法，其特征在于，所述第二性能参数包括溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压中的一项或者多项；
所述基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的各个第二性能参数，包括：
基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的溶剂的熔点、沸点、闪点和饱和蒸汽压。
12.一种电解液性能评估装置，其特征在于，包括：
第一性能参数计算模块，用于基于分子动力学计算目标电解液的各个第一性能参数；其中，所述第一性能参数用于表征电解液的传输性能；各个所述第一性能参数的计算过程中的分数电荷与所述目标电解液的溶剂类型相对应；分数电荷的取值为所述第一性能参数的计算值与实验值误差最小时的分数电荷取值；
第二性能参数计算模块，用于基于真实溶剂似导体屏蔽模型计算所述目标电解液的各个第二性能参数；其中，所述第二性能参数用于表征电解液的安全性能；
电解液性能评估模块，用于根据各个所述第一性能参数和各个所述第二性能参数确定所述目标电解液的性能评估结果。
13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至11中任一项所述的电解液性能评估方法的步骤。
14.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至11中任一项所述的电解液性能评估方法的步骤。
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