【新書推薦】《電化學(xué)儲能中的計(jì)算、建模與仿真》

電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展依賴于材料發(fā)現(xiàn)、器件設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝優(yōu)化的協(xié)同演進(jìn)。材料層面，周期達(dá)十余年的“試錯(cuò)法”研發(fā)模式難以滿足產(chǎn)業(yè)界對高性能材料的迫切需求，且單一尺度/精度的計(jì)算方法難以應(yīng)對當(dāng)前電化學(xué)儲能材料設(shè)計(jì)面臨的化合物種類龐雜、數(shù)據(jù)多源異構(gòu)和多目標(biāo)性能評估等挑戰(zhàn)；器件層面，材料性能無法完全發(fā)揮，以及高性能材料的成本問題，均是提出設(shè)計(jì)方案時(shí)面臨的障礙；生產(chǎn)工藝層面，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案制造電化學(xué)儲能器件需優(yōu)化工藝和設(shè)備。由此，亟待厚植行業(yè)軟件及相關(guān)數(shù)據(jù)共建共享的生態(tài)，有機(jī)地融合理論、數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)研究，開發(fā)集計(jì)算、建模與仿真、數(shù)據(jù)庫和機(jī)器學(xué)習(xí)于一體的研發(fā)平臺，以助力電化學(xué)儲能材料與器件數(shù)字化、智能化研發(fā)，加速材料發(fā)現(xiàn)、器件設(shè)計(jì)與制造工藝的迭代優(yōu)化。在這樣的背景下，編寫一本詳細(xì)介紹面向電化學(xué)儲能研究的計(jì)算、建模和仿真方法及應(yīng)用的工具書是非常必要的。

《電化學(xué)儲能中的計(jì)算、建模與仿真》由化學(xué)工業(yè)出版社于2022年出版，作者施思齊教授任職于上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院和材料基因組工程研究院，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者(2016年)；其于2004年7月博士畢業(yè)于中國科學(xué)院物理研究所，師從陳立泉院士和王鼎盛院士，2004年8月至2013年5月先后在日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、美國內(nèi)布拉斯加州-林肯大學(xué)和布朗大學(xué)做博士后或訪問學(xué)者。作者自2001年率先在國內(nèi)應(yīng)用第一性原理計(jì)算研究鋰離子電池材料，目前主要方向?yàn)殡娀瘜W(xué)儲能材料的計(jì)算與設(shè)計(jì)、材料數(shù)據(jù)庫與機(jī)器學(xué)習(xí)，致力于推動(dòng)人工智能賦能材料研發(fā)；已在Nat Catal、Chem Rev、Prog Mater Sci、Natl Sci Rev、Adv Mater等期刊發(fā)表論文180余篇；創(chuàng)建具有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的電化學(xué)儲能材料計(jì)算與數(shù)據(jù)平臺；承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目12項(xiàng)；是中國硅酸鹽學(xué)會(huì)固態(tài)離子學(xué)分會(huì)理事、中國材料研究學(xué)會(huì)計(jì)算材料學(xué)分會(huì)委員；擔(dān)任《Computational Materials Science》、《Journal of Materials Informatics》、《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》、《儲能科學(xué)與技術(shù)》、《硅酸鹽學(xué)報(bào)》、中國物理學(xué)會(huì)“四刊”和《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》等期刊(青年)編委。專著竭盡作者二十余載對電化學(xué)儲能中計(jì)算、建模與仿真的總結(jié)，希望對投身新能源發(fā)展的學(xué)者起到指引和幫助，為新能源領(lǐng)域研究與發(fā)展提供點(diǎn)滴支撐。

此專著重點(diǎn)闡述了電化學(xué)儲能研究中涉及的科學(xué)與技術(shù)問題、相關(guān)基礎(chǔ)理論、第一性原理計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)模擬、蒙特卡羅和滲流模擬、有效介質(zhì)理論和空間電荷層模擬、相場模擬、多尺度多物理場建模與仿真、老化研究以及材料基因工程。這些內(nèi)容既各自獨(dú)立，也可通過對理論能量密度、熱力學(xué)相圖、缺陷形成機(jī)制、電子導(dǎo)電/離子輸運(yùn)機(jī)理、電壓平臺、有序/無序相結(jié)構(gòu)、溶劑化結(jié)構(gòu)脫溶過程、表/界面副反應(yīng)、（低溫/高溫）充放電速率、材料相變與應(yīng)力演化、本征/化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性安全性、老化/失效等多尺度問題進(jìn)行探究而將其相互關(guān)聯(lián)。

此專著的特色之處在于聚焦多尺度、多物理場計(jì)算仿真方法在電化學(xué)能量存儲材料與器件中的應(yīng)用。采用理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法相結(jié)合的敘述方式，幫助讀者建立材料/器件結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵性能之間的關(guān)聯(lián)，以及理解能量存儲與轉(zhuǎn)換過程中復(fù)雜的物理化學(xué)變化。此專著可為研究儲能材料提供多尺度理論仿真技術(shù)，加快電化學(xué)儲能材料設(shè)計(jì)與器件研發(fā)提供有益討論。

在中國能源結(jié)構(gòu)改革高速度發(fā)展的今天，先進(jìn)的基礎(chǔ)理論和智能的科技技術(shù)如雨后春筍般生長，全球價(jià)值鏈的調(diào)整對我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級形成重大挑戰(zhàn)，同時(shí)又提供了重大歷史機(jī)遇。因此，此專著可供電化學(xué)能量存儲和轉(zhuǎn)換材料與器件研發(fā)的科研工作者與工程技術(shù)人員在電化學(xué)儲能器件的設(shè)計(jì)與制造、生產(chǎn)與管理、電芯制造與開發(fā)、安全使用與維護(hù)等方面提供參考；也可作為高等學(xué)?；瘜W(xué)、物理、材料、新能源等專業(yè)本科生和研究生的教材或教學(xué)參考書。