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adf:ereaxff

eReaxFF-锂离子电池中碳酸乙烯酯(EC)分解的模拟

版本要求2021。eReaxFF是将电子与原子一样,视为一个普通粒子(当然质量、电荷与原子有所不同),进行分子动力学模拟。

一、模型

首先创建电子、EC、Li原子(实际上是阳离子,但是在模型参数设置的时候,才进行电荷设置),然后将三者生成均匀混合物。

1,创建电子

在AMSinput窗口任意添加一个原子,然后File - Export Coordinates - .xyz,保持文件名例如为El。打开生成的El.xyz文件,将内容中的元素符号改为El,并保存文件。ReaxFF中将El识别为电子,但在计算中仍然需要用户指定El的电荷为-1(详见后文)。

2,创建Li、EC

在AMSinput窗口创建一个Li原子,然后类似如上导出Li.xyz文件;创建EC分子,并使用窗口右下角齿轮优化分子结构,然后导出EC.xyz。

现在有了三个xyz文件备用。

3,创建EC、Li、电子混合物

Edit - Builder 添加三种物质的xyz文件:

二、参数设置

1,设置Region

分别为10个Li原子设置10个Region,确保每个Region只有一个Li原子,10个电子也分别设置10个Region,同样每个Region只有1个电子:

要特别注意,不要出现某个分区中出现2个电子,因此在创建分区的时候,每创建一个分区,都在空白处左键点击一下鼠标,放弃之前选中的原子、电子。因为我们后面要为每个Li原子的Region设置+1电荷,为每个电子的Region设置-1电荷,这样形成真正意义的10个EC分子、10个Li离子、10个电子的混合物。

2,为Li、El设置电荷

分别为10个Li、10个El设置电荷:

……

3,常规分子动力学设置

这里略过了弛豫过程,用户可以自行先进行低温分子动力学模拟,完成弛豫,然后使用弛豫得到的结构(Movie - 移动到弛豫完成的某一帧 - File - Update geometry in Input,将该构型更新到AMSinput窗口),再将温度改为如下所示1000K,进行正常分子动力学模拟:

保存并提交作业。

初次提交,有可能出现“Unreasonably large charges produced by ACKS2”的报错,这时候可以考虑把El和Li放到一起,甚至在空间上略微重叠,这样就可以避免这个问题了。因此建模的时候,也可以考虑把Li离子和电子“二聚体”,当成一个分子保存xyz文件,这样就不需要一个一个移动电子的位置了

结果查看

SCM - Movie可以看到电子与分子中的原子的运动轨迹:

经过几百ps后,可以观察到乙烯、二氧化碳等产物。

键级

在AMSinput中的键级,未经计算,因此其键级是图形窗口根据简单的价电子规则而猜测出来的。在Movie中是经过计算的,因此鼠标选中两个原子,窗口左下角则会显示两个原子之间的键级。

参考文献

Md Mahbubul Islam and Adri C. T. van Duin, Reductive Decomposition Reactions of Ethylene Carbonate by Explicit Electron Transfer from Lithium: An eReaxFF Molecular Dynamics Study, J. Phys. Chem. C 2016, 120, 48, 27128–27134

adf/ereaxff.txt · 最后更改: 2024/02/05 13:06 由 liu.jun

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