以石墨為代表的層狀電極材料在離子電池中得到了廣泛的研究與應(yīng)用。二維層狀電極材料，其層間距與電池性能表現(xiàn)有著直接的關(guān)系。而之前的實(shí)驗(yàn)和理論研究都關(guān)注于層狀材料層間距擴(kuò)大前后的性能對(duì)比上，沒(méi)有考慮層間距何時(shí)會(huì)達(dá)到最佳效果，對(duì)層狀材料電極中層間距對(duì)性能的影響也缺乏深入的理論探索。

北京大學(xué)物理學(xué)院與MatCloud+合作，以常見(jiàn)的石墨/石墨烯層狀電極為例，基于MatCloud+的高通量計(jì)算篩選功能， 系統(tǒng)研究了堿金屬離子（Li+, Na+, K+）電池中層狀材料電極性能對(duì)其層間距的依賴性。通過(guò)綜合考慮石墨/石墨烯電極隨層間距連續(xù)變化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)、能量、電子學(xué)、離子學(xué)性能表現(xiàn)，找到了石墨/石墨烯電極在不同的堿金屬離子電池中的最佳層間距，得到的研究結(jié)果也可以擴(kuò)展到其他類似的層狀電極材料，并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)選擇合適的層間工程技術(shù)。該篇文章已在近期發(fā)表（Nanoscale, 2021, 13, 12521-12533 (IF 7.790, JCR Q1)）文章系統(tǒng)地研究不同堿金屬離子（Li+, Na+, K+）電池中層狀材料層間距對(duì)電極的影響， 涉及“多結(jié)構(gòu)、多性質(zhì)”的計(jì)算。MatCloud+在本研究中，體現(xiàn)出的4個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)在于：（1）自動(dòng)化調(diào)控層間距，生成候選空間，減少人為重復(fù)勞動(dòng)；（2）人工干預(yù)的次數(shù)，明顯地變少，大量工作讓工作流引擎自動(dòng)流程完成，能夠按流程按預(yù)定的計(jì)劃按部就班地自動(dòng)計(jì)算；（3）錯(cuò)誤后部分能自動(dòng)糾錯(cuò)，避免了重復(fù)計(jì)算， 更近一步提高了效率。（4）自動(dòng)搜索所有高對(duì)稱吸附位點(diǎn)，減少人工勞動(dòng)力，同時(shí)避免遺漏。?

在研究中，遷移勢(shì)壘的計(jì)算涉及Li/Na/K共9個(gè)結(jié)構(gòu)，吸附容量的計(jì)算涉及Li/K共6個(gè)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)地，每個(gè)結(jié)構(gòu)不僅需要分別計(jì)算，且結(jié)構(gòu)優(yōu)化/靜態(tài)計(jì)算/插點(diǎn)/勢(shì)壘計(jì)算都需要分別提交計(jì)算作業(yè)，且計(jì)算完畢后，需要人工將計(jì)算結(jié)果下載下來(lái)手動(dòng)處理，因此共計(jì)約有60次人工作業(yè)提交， 以及60 次人工數(shù)據(jù)處理，共計(jì)120 次人工操作。而采用MatCloud+, ? 針對(duì)遷移勢(shì)壘的計(jì)算，通過(guò)工作流引擎人工僅需對(duì)3個(gè)堿金屬計(jì)算操作2次（共6次）；針對(duì)吸附容量的計(jì)算，通過(guò)工作流引擎人工僅需對(duì)2個(gè)堿金屬操作2次共計(jì)4次，總計(jì)人工操作10次，剩下的110人工處理全部MatCloud+自動(dòng)幫助完成，人工干預(yù)減少了90%左右， 極大地提高了效率。

對(duì)于高通量計(jì)算篩選而言，供篩選的結(jié)構(gòu)越多（既候選空間越大），MatCloud+效率提升越為明顯。篩選過(guò)程越為復(fù)雜， MatCloud+效率提升越為明顯