硫化物玻璃与晶体通用力场构建及其在全固态电池超离子导体中的应用研究

本综述系统阐述了用于全固态电池（ASSB）中硫化物超离子导体的Born-Mayer型通用力场（BM3PM）开发策略。作者通过结合晶体学数据拟合与玻璃态散射函数优化，成功建立了能精准再现SiS2、GeS2、P2S5等体系结构特征的多体势函数，为解析硫化物电解质中离子传输机制与界面行为提供了关键计算工具。

　　

Section snippets

General framework

在GULP框架中，我们采用包含短程强排斥作用、库仑作用和长程色散作用的Born-Mayer势函数对原子对i-j进行建模：V_ij(r) = A_ije^-r/ρ_ij + q_iq_j/r - C_ij/r⁶。该势函数还包含谐波三体项以精确描述桥连硫原子的键角特征。

Results

本节针对各硫化物体系验证BM3PM力场与实验数据的一致性。

Sulfide glasses: Bonds and topology in real space

通过对50%修饰剂含量的硫化物玻璃分析，发现碱金属修饰剂（Na₂S、Li₂S）会显著影响Qⁿ物种分布和配位环境。硫化物网络呈现独特的边缘共享（ES）四面体连接模式，这与氧化物网络形成鲜明对比。

Summary and conclusion

本研究成功将氧化物力场参数化策略拓展至硫化物体系，建立了适用于SiS₂、GeS₂、P₂S₅、Al₂S₃等网络形成体与碱金属/碱土金属修饰剂组合的通用力场。该力场能准确再现玻璃态结构特征（包括FSDP峰位、ES拓扑分布等），为研究硫化物电解质的机械性能、动力学行为及电极-电解质界面现象提供了可靠的模拟基础。