本申请涉及材料设计，特别涉及一种锂金属复合负极设计方法、系统及计算机设备。
背景技术：
1、汽车产业的全面新能源化发展已是大势所趋。而动力电池是新能源汽车的“心脏”，开发高安全长续航能力的新能源汽车，亟需动力电池关键技术的重大突破。锂金属电池是较有前景实现高比能量属性的一类电池。在目前已知的电极材料中，锂金属具有最负电极电位(-3.040v vs.she)和极高的能量密度(3860mah g-1)，是li-s和li-air等下一代电池负极材料的“圣杯。然而，锂金属负极存在安全性(枝晶生长)和循环稳定性两大问题，是其面向应用的瓶颈。在电池循环过程中，锂负极界面会形成固态电解质(sei)膜，界面枝晶生长和副反应与负极sei界面膜性质十分相关。不均匀sei膜(如马赛克型)在电池循环中易破裂，造成电解液与负极直接接触，引发副反应。此外，界面不均匀结构，会诱导表面负电荷的局部聚集，界面极化增强，界面离子浓度形成不均匀分布。当电极电流密度增大时，负极形成的强负电场在短时间内吸收大量锂离子，导致锂离子在界面发生局部沉积，加快枝晶生长，引发电池安全问题。
2、目前研究学者们相继提出了通过构筑人工sei界面层来解决锂枝晶生长和界面稳定性问题。如在锂金属-碳纳米管(cnt)复合负极表面上，通过长链脂肪族膦酸分子自组装构筑了纳米级人工界面层，其表面紧致有序排列的有机分子层阻止了锂金属与活性组分的接触，提升了负极的稳定性(acs cent.sci.2019,5,468-476；nano res.2020,13,1324-1331)。然而目前构筑新型锂金属复合负极仍然采用“实验试错”的研究模式，选择一种合适的长链含氟有机分子构筑锂金属负极复合界面层后，需组装成全电池进行电化学性质测试来验证复合人工界面层对枝晶的抑制效果，该类实验方法效率低下，过程繁琐。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷提供一种可避免实验层面的“试错”的低效率和高耗时的锂金属复合负极设计方法、系统及计算机设备。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供了一种锂金属复合负极设计方法，包括下述步骤：
4、根据分子结构特征筛选第一目标分子；
5、根据电化学稳定性在所述第一目标分子中筛选第二目标分子；
6、根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子；
7、根据所述第三目标分子构建分子数据库；
8、验证所述分子数据库。
9、在其中一些实施例中，在根据分子结构特征筛选第一目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：
10、从美国国家生物技术信息中心维护的pubchem有机小分子活性数据库中提取线性有机分子，筛选所述线性有机分子不含放射性元素和金属元素以及，长碳链≥6含氟有机分子。
11、在其中一些实施例中，在根据电化学稳定性在所述第一目标分子中筛选第二目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：采用密度泛函理论计算所述第一目标分子的homo/lumo能隙和分子氧化还原电势，筛选能隙eg≥4.2ev的绝缘性有机分子，筛选还原电势低于锂负极电势voxd≤0v vs.li+/li，氧化电势不低于正极voxd≥4.2v vs.li+/li的有机分子。
12、在其中一些实施例中，在根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：通过密度泛函方法计算所述第二目标分子的分子吸附能，筛选所述分子吸附能高于-0.1ev的有机分子。
13、在其中一些实施例中，筛选所述分子吸附能eads大于电解液溶剂分子吸附能eads的有机分子，所述电解液溶剂分子包括ec、emc、dmc。
14、在其中一些实施例中，在根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子的步骤中，还包括下述步骤：
15、通过双电层电容和离子电导率计算，选取所述有机分子中头部基团含氟的有机分子。
16、在其中一些实施例中，在根据所述第三目标分子构建分子数据库的步骤中，具体包括下述步骤：选取包括含硫氟、氧氟、氮氟、碳氟和磷氟基团，构建含氟有机分子数据库。
17、在其中一些实施例中，在验证所述分子数据库的步骤中，具体包括下述步骤：通过实验来验证所述分子数据库的分子选取是否合适。
18、本申请目的之二，提供了一种锂金属复合负极设计系统，包括：
19、第一筛选单元，用于根据分子结构特征筛选第一目标分子；
20、第二筛选单元，用于根据电化学稳定性在所述第一目标分子中筛选第二目标分子；
21、第三筛选单元，用于根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子；
22、数据库构建单元，用于根据所述第三目标分子构建分子数据库；
23、验证单元，用于验证所述分子数据库。
24、本申请目的之三，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现任一所述的锂金属复合负极设计方法。
25、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
26、本申请提供的锂金属复合负极设计方法、系统及计算机设备，根据分子结构特征筛选第一目标分子，根据电化学稳定性在所述第一目标分子中筛选第二目标分子，根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子，根据所述第三目标分子构建分子数据库，验证所述分子数据库，本发明提供的锂金属复合负极设计方法、系统及计算机设备，有效利用计算机大数据筛选技术和强大的计算能力，构建高安全新型锂金属复合负极设计方法与集成平台，避免了在宏观水平上因“实验试错”产生的低效率和高耗时缺陷，通过大数据和高通量计算快速筛选长链含氟有机分子构筑锂金属负极复合界面层，目的性明确，效率高，大幅度节省实验耗材。
1.一种锂金属复合负极设计方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.如权利要求1所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在根据分子结构特征筛选第一目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：
3.如权利要求1或2所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在根据电化学稳定性在所述第一目标分子中筛选第二目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：采用密度泛函理论计算所述第一目标分子的homo/lumo能隙和分子氧化还原电势，筛选能隙eg≥4.2ev的绝缘性有机分子，筛选还原电势低于锂负极电势voxd≤0v vs.li+/li，氧化电势不低于正极voxd≥4.2v vs.li+/li的有机分子。
4.如权利要求1所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子的步骤中，具体包括下述步骤：通过密度泛函方法计算所述第二目标分子的分子吸附能，筛选所述分子吸附能高于-0.1ev的有机分子。
5.如权利要求4所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，筛选所述分子吸附能eads大于电解液溶剂分子吸附能eads的有机分子，所述电解液溶剂分子包括ec、emc、dmc。
6.如权利要求1或4或5所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在根据化学稳定性在所述第二目标分子中筛选第三目标分子的步骤中，还包括下述步骤：
7.如权利要求1所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在根据所述第三目标分子构建分子数据库的步骤中，具体包括下述步骤：选取包括含硫氟、氧氟、氮氟、碳氟和磷氟基团，构建含氟有机分子数据库。
8.如权利要求1所述的锂金属复合负极设计方法，其特征在于，在验证所述分子数据库的步骤中，具体包括下述步骤：通过实验来验证所述分子数据库的分子选取是否合适。
9.一种锂金属复合负极设计系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
