通过分子动力学模拟观察从熔体态到 rocksalt LiF 的核化与结晶
材料科学
2025-04-21 v2
摘要
锂氟化物(LiF)是稳定锂金属负极和高电压正极有利于下一代高能量密度锂电池的关键材料。最近的建模研究报告称在约550 K 以下形成 wurtzite LiF（见 J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 1327-1333），与实验观察到的在常温下 rocksalt LiF 相矛盾。为解决这一差异，我们采用精炼的机器学习力场(MLFF)进行分子动力学(MD)模拟，展示了在约800 K 以下从熔融相到 rocksalt LiF 的核化与结晶。rocksalt相在 LiF 纳米颗粒中保持稳定。补充的密度泛函理论(DFT)计算表明，色散相互作用对于正确预测 rocksalt LiF 在 PBE 功能常用方法下优于 wurtzite相的热力学稳定性至关重要。此外，我们表明，在训练机器学习力场时纳入 virial 应力——除了能量和力——对于捕捉 rocksalt LiF 在等温-等压ensemble中的相核化与结晶至关重要。这些发现凸显了色散相互作用在电池材料原子级模拟中的关键作用，此类效应往往不可忽略，并强调了在训练 MLFF 以准确建模固体系统时纳入 virial 应力的必要性。
引用
@article{arxiv.2504.12668,
title = {Observing Nucleation and Crystallization of Rocksalt LiF from Molten State through Molecular Dynamics Simulations with Refined Machine-Learned Force Field},
author = {Boyuan Xu and Liyi Bai and Shenzhen Xu and Qisheng Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.12668},
year = {2025}
}