電化學儲能技術(shù)發(fā)展依賴于材料發(fā)現(xiàn)、器件設計以及生產(chǎn)工藝優(yōu)化的協(xié)同演進。材料層面，周期達十余年的“試錯法”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/精度的計算方法難以應對當前電化學儲能材料設計面臨的化合物種類龐雜、數(shù)據(jù)多源異構(gòu)和多目標性能評估等挑戰(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，均是提出設計方案時面臨的障礙；生產(chǎn)工藝層面，嚴格遵循設計方案制造電化學儲能器件需優(yōu)化工藝和設備。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)，有機地融合理論、數(shù)據(jù)和實驗研究，開發(fā)集計算、建模與仿真、數(shù)據(jù)庫和機器學習于一體的研發(fā)平臺，以助力電化學儲能材料與器件數(shù)字化、智能化研發(fā)，加速材料發(fā)現(xiàn)、器件設計與制造工藝的迭代優(yōu)化。在這樣的背景下，編寫一本詳細介紹面向電化學儲能研究的計算、建模和仿真方法及應用的工具書是非常必要的。

《電化學儲能中的計算、建模與仿真》由化學工業(yè)出版社于2022年出版，作者施思齊教授任職于上海大學材料科學與工程學院和材料基因組工程研究院，國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者(2016年)；其于2004年7月博士畢業(yè)于中國科學院物理研究所，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-林肯大學和布朗大學做博士后或訪問學者。作者自2001年率先在國內(nèi)應用第一性原理計算研究鋰離子電池材料，目前主要方向為電化學儲能材料的計算與設計、材料數(shù)據(jù)庫與機器學習，致力于推動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)建具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的電化學儲能材料計算與數(shù)據(jù)平臺；承擔國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目12項；是中國硅酸鹽學會固態(tài)離子學分會理事、中國材料研究學會計算材料學分會委員；擔任《Computational Materials Science》、《Journal of Materials Informatics》、《物理化學學報》、《儲能科學與技術(shù)》、《硅酸鹽學報》、中國物理學會“四刊”和《中國科學：技術(shù)科學》等期刊(青年)編委。專著竭盡作者二十余載對電化學儲能中計算、建模與仿真的總結(jié)，希望對投身新能源發(fā)展的學者起到指引和幫助，為新能源領域研究與發(fā)展提供點滴支撐。

此專著重點闡述了電化學儲能研究中涉及的科學與技術(shù)問題、相關(guān)基礎理論、第一性原理計算、分子動力學模擬、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)容既各自獨立，也可通過對理論能量密度、熱力學相圖、缺陷形成機制、電子導電/離子輸運機理、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、（低溫/高溫）充放電速率、材料相變與應力演化、本征/化學/電化學穩(wěn)定性安全性、老化/失效等多尺度問題進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、多物理場計算仿真方法在電化學能量存儲材料與器件中的應用。采用理論基礎與計算方法相結(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)換過程中復雜的物理化學變化。此專著可為研究儲能材料提供多尺度理論仿真技術(shù)，加快電化學儲能材料設計與器件研發(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，先進的基礎理論和智能的科技技術(shù)如雨后春筍般生長，全球價值鏈的調(diào)整對我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級形成重大挑戰(zhàn)，同時又提供了重大歷史機遇。因此，此專著可供電化學能量存儲和轉(zhuǎn)換材料與器件研發(fā)的科研工作者與工程技術(shù)人員在電化學儲能器件的設計與制造、生產(chǎn)與管理、電芯制造與開發(fā)、安全使用與維護等方面提供參考；也可作為高等學?；瘜W、物理、材料、新能源等專業(yè)本科生和研究生的教材或教學參考書。