用量子模拟与AI原子模拟改进电池界面预测模型

项目概览

南安普顿大学Chris-Kriton Skylaris教授招收研究电池界面的博士，正文简称Chris Skylaris。项目结合大规模量子模拟和反应型AI力场，拟解释固体电解质界面膜SEI怎样形成、反应和退化，并与Faraday Institution（法拉第研究所）的多尺度建模项目（MSM）合作交流。截止为2027年3月31日，个人奖助仍按具体条件竞争。

项目详情

SEI对电池性能和寿命十分关键，但其形成、化学反应、退化及工作条件下的行为仍难预测。研究希望建立高保真的原子尺度模型，提高对界面形成、化学反应、退化及电池运行时行为的预测能力，为下一代电池研究提供支持；电池寿命的实际提升仍待验证。

博士拟使用ONETEP（Order-N Electronic Total Energy Package）进行大规模量子模拟，并结合反应型AI力场建立高保真电池界面模型。模型将考虑长程静电和外加电势效应，用于预测SEI形成与演变；也可能探索SEI内部的化学反应、涂层、添加剂和缺陷。

预期成果是一组可迁移、层次化的预测模型，加深界面电化学认识，为下一代电池提供研究支持。方法未来可能推广至钠离子等其他电池化学体系，或正极电解质界面CEI。钠离子体系和正极界面的推广属于可能扩展，尚未给出跨体系预测精度、模拟规模或寿命提升的验证结果。

【研究训练与环境】

项目与Faraday Institution的MSM研究安排相衔接，可与跨机构联合体研究人员交流并参加活动。博士将积累计算化学、原子模拟、量子模拟、AI力场、电化学与储能交叉经验。具体算力、软件资源、共同导师及活动日程尚未逐项列明。参与联合体交流和活动的机会，也不代表本题个人奖助已经落实。

化学与化工学院强调平等、多样与包容，以Athena SWAN奖项介绍相关工作，欢迎不同性别、族群、残障、性取向和年龄的申请者，并考虑灵活工作需求与职业中断。大学另介绍产假政策、校内托育设施及员工身心健康和工作生活平衡支持，以及可持续发展Platinum EcoAward；博士生具体适用待遇仍须按身份确认。

申请要点

须具有化学、物理或材料科学的英国二等一级荣誉学位，或国际同等资格。密度泛函理论（DFT）计算或其他原子模拟经历为优选条件，未列为必需经历。正文未另列统一硕士或指定编程语言要求。

申请系统选择Research类别、2027/28学年、Faculty of Engineering and Physical Sciences（工程与物理科学学部），再选全日制或非全日制，搜索PhD Chemistry（7189），在申请表第2部分填写导师姓名。材料包括CV、两份学术推荐、截至申请时已有的学位成绩单与证书，以及适用情况下的英语资格。具体学习模式下的奖助条件未逐项列明。

2027年3月31日截止，未列钟点或时区，也未给个人固定开学日期。研究交流及申请咨询邮箱见下方联系人；咨询不替代正式申请。奖助滚动分配，公告建议尽早申请，但仍有上述明确截止。

【资助安排】

大学为英国本地及国际学生提供不同资助机会。对符合资格的学生，Horizon Europe学费豁免可自动覆盖海外与英国本地学费之间的差额；资格条件仍然适用，并非所有海外申请者自动获得支持。

大学的Presidential Bursaries通过竞争评选，为排名靠前的申请者覆盖国际学费差额。各学院提供的竞争性博士奖助，则通常为排名靠前者承担英国本地标准学费及生活津贴。各项支持用途不同，国际费差减免不代表个人学费和生活津贴已经全部落实。

奖助滚动分配，公告建议尽早申请，以争取参与资助评选的机会；项目另有明确申请截止。具体奖项、个人津贴金额、支持期限，以及本地学费、国际差额和生活津贴能否配套，须按实际获奖安排确认。

需要进一步确认

个人学历对应关系、英语条件、实际开学时间、资助金额与支持月数，以及本地学费、国际费差和生活津贴能否配套，须进一步确认。导师分工、首年研究范围和资源使用安排也尚未逐项公布。

电池界面预测模型博士项目

快速判断

这个项目研究固体电解质界面膜（SEI）在电池工作条件下如何形成、反应和退化。项目的特点是由ONETEP开发者、南安普顿大学Chris Skylaris教授指导，参与量子模拟和反应型AI模型的开发。适合希望把计算方法与电化学解释结合起来的化学、物理或材料背景申请者。

有潜力，具体实施条件仍须落实。 当前学校公告将本题列为竞争资助项目，截止为2027年3月31日，没有公布具体时刻或时区。符合条件的中国申请者已有南安普顿—CSC全学费与生活支持竞争渠道，须遵守早于次年3月的2026年12月31日英国时间16:00截止。个人资格、学院提名和奖项条款仍须确认。详情见 CSC完整渠道。

现在可以联系导师并准备材料；中央2027/28申请入口于2026年11月2日开放，无需等到获得奖学金后才开始咨询。项目公告、申请轮次。

研究问题与博士工作

SEI将电极与电解液分隔，同时允许所需的离子输运。它不断变化的成分和反应会影响电池性能与寿命。能复现理想表面的模型，未必能够预测不同电势下持续发生化学变化的界面。项目计划把ONETEP大规模量子模拟与反应型AI力场结合，纳入长程静电及外加电势影响。可能研究的对象包括界面膜内的反应、涂层、添加剂和缺陷；钠离子电池和正极电解质界面属于未来可能扩展，并非博士必须全部完成的任务。

难点在于可迁移性：当化学键、电荷分布或局部环境超出参考数据时，AI模型是否仍然可信？长程静电与电势控制，也必须和底层物理描述保持一致。单纯降低拟合误差，不能证明模型已经能够可靠预测界面化学。结合公告和团队论文，可能形成的研究产出包括量子参考结果的系统比较、明确适用边界的模型，以及选定界面的机理研究。这些是对研究方向的分析，不是已承诺的软件发布或电池寿命改善。

本题以计算研究为主，尚未指定固定的实验数据集、验证合作方和首个目标体系。早期讨论应当明确用哪些观测量检验模型，以及跨界面迁移时如何评估不确定性。希望理解模型为何有效、何处失效的申请者会更匹配；主要想做电池制备实验的人，需要先询问是否确有实验工作机会。项目公告。

学校、学科与培养

注册和授予学位的机构是英国南安普顿大学。正式申请路线为工程与物理科学学部的Chemistry PhD，代码7189，研究环境涉及化学与化工学院。公告提供的是博士招生机会，没有公布雇员合同或联合学位；参与Faraday多校合作网络不代表取得第二个学位。

化学博士课程介绍，学校约有200人参与化学研究，设有研究生院综合培养，研究覆盖数字与数据方法、能源和材料。公布的注册范围为全日制2至4年、非全日制3至7年，这不能用来推定本题的资助长度。学校化学学科在REF2021中全部研究产出被评为4星或3星，这是历史研究产出评价，不能当作本电池团队的排名。个人课程计划、进度考核安排和导师见面频率尚需进一步确认。化学博士课程、REF研究产出结果。

导师与研究条件

Skylaris现任计算化学教授。官网研究方向包括ONETEP开发、密度泛函理论、多尺度模拟和机器学习势。对于希望改进模型而不只使用现有软件的学生，这样的背景有直接价值。公告仅明确他为主导师，其他导师及分工没有公布。导师现职与研究。

近期论文提供了哪些依据

Ayers等，2026，锂纳米颗粒形貌和SEI前驱物随电势的变化。 这篇Skylaris共同署名论文结合巨正则DFT、隐式溶剂、形貌构建和竞争吸附，分析电势与颗粒表面及前驱物偏好之间的关系。已读方法使用Quantum ESPRESSO和Environ，不能写成ONETEP成果。论文的热力学分析说明电势与形貌需要结合考虑，但未验证反应型AI模型、SEI生长反应动力学网络或更长电池寿命。本次阅读为完整原始摘要及原刊索引中的实质方法、结果和讨论选段，未全面审阅主文和补充材料。2026年论文。

Bhandari等，2024，石墨负极锂沉积的表面覆盖与团簇生长机制。 量子计算区分吸附锂与金属团簇生长，并将其与电荷重分布、覆盖度、电势和石墨嵌锂状态联系起来。对本题的启示是，不能简单把电极沉积当作局部、电中性的表面问题。已读内容也将实验验证列为开放挑战。阅读范围包括原始摘要、引言，以及原刊索引中的方法、结果和结论选段，未全面审阅主文和原始数据。2024年沉积论文。

Mercer等，2024，通过边缘端基调节石墨纳米颗粒功函数。 论文采用ONETEP大规模计算，考察颗粒尺寸、边缘化学和周围介质如何影响功函数与静电势，包括基面区域。这支持量子参考模型需要注意有限尺寸和环境影响，但不构成反应力场可迁移性或器件性能验证。本次读到完整原始摘要和实质引言，没有评估详细方法与结果。三篇均为Skylaris共同署名原创论文，阅读深度各不相同。2024年边缘端基论文。

算力与领域前景

南安普顿大学在读博士可说明科研需求并申请Iridis算力，设施也提供技术支持和培训。当前设施页面区分现有资源与后续建设：Iridis 7第二阶段计划于2026年第四季度至2027年第一季度推出。学校具备申请渠道，不代表这名学生已获算力配额、软件使用权或专门支持。Iridis设施。

Faraday的多尺度建模项目MSM把原子模拟与连续介质、系统模型连接，涉及面向产业的软件和参数化工作，南安普顿大学是合作方。网络列出的2030年3月里程碑，不能用于推定这名博士生的资助截止日。这为科学软件、模型验证和电池研发技能提供了真实应用背景，但不能推定实习、薪资或就业去向。MSM项目。

资助、费用与生活预算

CSC完整渠道与校内备选方案

公告分别介绍了符合条件者的Horizon Europe学费差额减免、竞争性Presidential Bursaries海外学费差额支持，以及通常覆盖英国本地学费和生活津贴的学院竞争奖助。资助滚动评选，但没有确认一名国际学生会同时获得足够的配套。

南安普顿—CSC合作提供全额学费、每月生活津贴、旅费及相关补助，由学校支付学费、CSC支持生活。已读条款未排除Chemistry7189或本题，与当前国际竞争资助相容，不依赖另有Home名额或Presidential叠加。资格包括中国公民、超过18岁、博士录取、当前均分75%—80%或以上、英语达标，并符合一类身份：中国重点或学科较强大学本科／硕士在读；海外硕士在读；海外硕士毕业不超过12个月且尚未回国；海外博士第一年在读、自第二年资助；或本科毕业后在中国工作。已有博士者不能申请。CSC2026年12月31日英国时间16:00截止，早于本题2027年3月31日。学院预计2月底前遴选，获提名者3月另申CSC生活资助，预计6月公布结果。已读条款未列个人金额及期限。学校—CSC完整学费与生活支持

Horizon将合资格长期居住地定义为：课程开始前已在名单国家居住至少三年，不计入仅为求学而在其他地方居住的经历；这不能直接译成必须持有法定永久居留身份。通常居住于中国内地的申请者不能默认适用，但中国国籍本身也不构成一刀切排除。申请者须已接受博士录取，并在2027年8月1日至2028年1月31日开学。该方案明确允许自费者使用，也允许与UKRI、企业或政府资助配套。学费差额减免最长可达3.5年，仍不能据此认定本题个人已获奖或获资助的年限。Horizon条件。

Presidential明确将中国列入范围，但要求一等本科学位或同等水平、已接受博士录取及通过选拔。它只补学费差额，不含生活津贴；由院系申请，无须另交奖学金申请，并按先到先得分配。主要入学窗口为2027年8月1日至2028年1月31日。通用条款对大学奖学金叠加和自筹资金身份另有限制，能否与学院奖助配对需要书面澄清。页面还保留部分2026年措辞，不能直接当作个人2027年获奖条件。Presidential支持、奖学金条款。

学费与日常开销

学校中央费用表列出2027年化学博士海外学费每年£27,900，后续可能上涨；课程旧页面£27,300对应2026/27。若另选只含本地学费的奖项，仍须补足海外差额；独立的CSC竞争渠道则为获选者提供全额学费。本题没有公布个人2027年津贴金额或资助月数。学费表。

大学私租生活费各类别合计每周£327，按52周计算约为每年£17,004。这是预算情景，不是租约或2027年报价。宿舍参考价为每周£155至£236，已含水电、Wi-Fi、公交和洗衣，再重复叠加会高估费用。实际负担能力仍取决于津贴和住宿选择。当前另需考虑学生签证£558及学生医疗附加费每年£776；后者按签证长度计算并预付，抵英前收费可能改变。生活费、学生签证、医疗附加费。

申请匹配与准备

本题硬性学历要求为化学、物理或材料科学的英国2:1荣誉学位或国际同等学历；DFT或其他原子模拟经验属于优选条件。科学编程、电化学理解及可复现模型比较能增强申请竞争力，但这些是准备建议，不应改写成新增的录取硬门槛。

中国学历的博士专门说明通常要求认可院校的相关2:1同等本科、Merit水平硕士及有力研究计划，比项目只列本科的措辞更完整。仅本科申请者，或希望用本题研究兴趣说明满足研究计划要求的人，需要取得针对个人情况的答复。官网授课型硕士分档百分比不能套成化学博士门槛。学校明确提供中国学历申请路径，最终仍做个别评估。化学博士课程要求IELTS总分6.5、单项至少6.0，成绩证明须在此前两年内；其他考试或豁免需确认。中国博士学历路径、课程条件。

正式提交时选Research、2027/28、工程与物理科学学部、全日制或非全日制、Chemistry 7189，并在第二部分填写导师姓名。材料包括CV、两封学术推荐信、截至申请时的成绩单和学位证明，以及适用时的英语证明。课程要求推荐人为目前了解申请者学术工作的推荐人，使用机构邮箱，并提交简短研究兴趣说明。中央入口计划在2026年10月19日至11月2日维护，新轮次11月2日开放。项目截止到次年3月，不代表奖助会一直有余额。本题申请说明、中央轮次。

获合资格担保院校录取、满足资金和英语条件后，可按学生签证路线申请。中国不在ATAS国籍豁免名单，本题是否需要审批取决于录取通知中的CAH代码与研究范围，应在相关签证申请前明确。这是个案条件，目前没有依据认定中国申请者被普遍禁申。ATAS规定。

下一步与待确认问题

申请前可联系C.Skylaris@soton.ac.uk，确认方法方向是否匹配、中国学历与研究计划要求，以及CSC在读／工作身份与学院提名流程，按2026年12月31日英国时间16:00准备。完整CSC渠道不依赖Presidential加学院奖助组合；若另选该方案，再单独核实。一般招生问题可发至doctoralcollege-admissions@soton.ac.uk，咨询期间可以同步准备材料。

面试时重点讨论首批参考体系和验证指标、电势与不确定性的处理、其他导师，以及算力和数据支持。

接受录取前，再确认个人津贴、资助月数、逐年学费覆盖、奖助叠加例外，以及注册时间超过资助后的费用安排；同时确认开学日和ATAS条件。这些答案共同决定财务可行性与博士研究的实际范围。

证据与来源

项目、培养与导师

• 本题官方公告
• Skylaris导师主页
• 化学博士课程
• 化学REF2021产出评价
• Iridis计算设施
• 中国学历要求
• 博士申请轮次

原创论文与领域背景

• Ayers等2026年论文
• Bhandari等2024年论文
• Mercer等2024年论文
• Faraday多尺度建模项目

资金、费用与签证

• 南安普顿—CSC全学费与生活支持

• Presidential国际学费差额奖助

• Horizon学费差额减免

• 奖学金条款

• 2027年学费

• 生活费指南

• 学生签证

• 医疗附加费

• ATAS规定