为培养学生材料计算思维，本文采用项目式教学方法，以锂离子电池正极材料LiFePO₄研究案例设计一个第一性原理计算综合实验。本实验设计包括晶体结构建模、结构优化、电子结构计算、锂离子扩散性质计算、后处理分析等操作步骤，帮助学生掌握第一性原理计算基本原理、流程和分析方法，实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。

Bohrium科学计算云平台具有易配置计算环境、易部署安装软件、易成员协作和计算资源充沛等优势，可解决传统计算模拟课程教学中的软件安装、理论和实践割裂等问题，为材料和化学计算模拟课程教学提供极大便利，可显著提高课程教学效率。本文重点介绍Bohrium平台的特色以及教学优势，并展示基于Bohrium平台的分子建模、分子动力学模拟等实验案例设计。

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响，理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率，以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证明是保护固态锂离子电池负极界面的有效策略。本工作通过材料数据库挖掘技术、高通量第一性原理计算和从头算分子动力学模拟对若干锂合金进行相图计算、扩散能垒计算，以评估其热力学稳定性和锂离子扩散能力，最终筛选出27种可用于LiF基人工SEI层锂离子导电相的锂合金材料。同时，对若干锂合金的晶体结构-扩散性质进行构效关系分析发现，锂合金晶体结构类型对锂离子扩散能力的影响比其元素组分更加显著，即I43d和Fm3m族群结构的锂合金具备非常优异的锂离子输运性能，而Pm3m和F43m族群结构的锂合金扩散通道狭窄，锂离子输运性能差。此外，本计算工作发现锂离子在LiF晶体中扩散迁移是极其困难的，而在LiF晶界和LiF/LiM合金界面迁移扩散阻力极小，藉此获得人工SEI界面层中锂离子输运的物理图像。