基于APU/GPU加速卡的锂电池固态电解质科学计算解决方案

锂电池固态电解质

LiGePS体系，锂离子扩散系数

具有优异锂离子电导率的固态电解质对下一代锂离子电池至关重要。Li10GeP2S12作为锂电池电解质材料，其锂离子在电解质中的扩散过程关系着锂离子电池的性能。锂离子的宏观扩散性质可以通过微观尺度的分子动力学模拟锂离子迁移速率来进行研究。

仿真过程如下：（1）平衡态仿真：读取初始构型之后，使用设定温度来初始化速度，之后进行4 ps的NVT仿真，时间步长2 fs，目标温度为设定温度。（2）采样仿真：在设定温度下，进行1 ns的NVT仿真，时间步长2 fs，并每100步导出1帧体系结构，从而得到运行轨迹。通过分析原子的轨迹，能够计算锂离子随时间变化的偏移量r，即其均方位移（mean square displacement, MSD）。使用MSD和时间的关系可以计算得到锂离子的扩散系数，公式如下

在Li10GeP2S12的扩散系数测试中，使用300K、400K、500K以及666K这4个温度条件进行仿真。由于不同温度会导致构型的热膨胀程度不一致，因此不同温度下的计算使用不同的构型。每个温度下使用不同的随机种子跑3个轨迹得到统计值，结果如图 所示。

Li10GeP2S12的扩散系数测试

APU服务器
v1.0版本
APU服务器（APU-Server v1.0），相较国际顶尖同类技术，分子动力学计算速度提升1~2个数量级，能耗降低2-3个数量级。

APU服务器（APU-Server v1.0），同等功耗和精度下，单节点（台式机大小，200-300W）分子动力学计算速度等同于≈10 张高端GPU 卡（约 2-3 kW）并行速度，产品和服务已应用于30多家单位。