具有从头计算精度的Li$_3$PS$_4$固态电解质热导率

固态电解质中关于电导的大量计算研究，并未在热传导方面得到同等的关注。尽管热传导对电池的热管理和（过）热问题至关重要，但相关研究却很少。其原因在于计算的复杂性：一方面，离子电荷载流子的扩散使得基于晶格的方法在形式上不适用，因为缺乏正常模式展开所需的平衡原子位置。另一方面，在从头算级别下对大型系统进行大规模分子动力学热输运模拟的高昂成本，阻碍了基于分子动力学方法的使用。本文中，我们利用最近开发的、针对不同从头算泛函（PBEsol、r$^2$SCAN、PBE0）的机器学习势，以及多组分系统中热输运的Green-Kubo理论的最新公式，计算了一种有前景的固态电解质Li$_3$PS$_4$所有多晶型（$\alpha$、$\beta$和$\gamma$）的热导率。通过将分子动力学估计与低温、非扩散的$\gamma$-Li$_3$PS$_4$上的晶格方法进行比较，我们强调了强非谐性以及可忽略的核量子效应，从而进一步证明了即使在非扩散相中，基于分子动力学的方法也是合理的。最后，对于必须使用多组分Green-Kubo分子动力学方法的离子导电$\alpha$和$\beta$相，我们的模拟表明其热导率具有弱的温度依赖性，这是一种由于这些锂扩散相中有效的局部无序所导致的类玻璃行为。