| Project/Area Number |
10137229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
栗田 典之 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (40283501)
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| Project Period (FY) |
1998
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 1998)
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| Budget Amount *help |
¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1998: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 炭素材料 / リチウムイオン電池 / 分子軌道計算 / 電極材 / リチウム吸着機構 / 低結晶炭素材料 / ホウ素置換炭素材料 / 窒素置換炭素材料 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、低結晶性炭素材料のLiイオン二次電池用負極材料としての性能をより向上させるためには、どのような元素を低結晶性炭素材料に置換したら良いかを、理論的に予測することである。このため、低結晶性炭素材料をモデル化したグラファイトシ一トの構造と電子状態が元素置換でどのように変化するかを分子軌道計算により解析し、元素置換によるシートへのLi吸着特性の変化を解明する。
平成9年度に、ホウ素及び窒素置換の影響を調べ、ホウ素置換によりシートへのLi吸着エネルギーが大幅に増大することを明らかにした。本年度は、イオウを置換した炭素材料のLi吸着特性を解析し、ホウ素及び窒素置換の解析結果との比較により、以下の点を明らかにした。
1. ホウ素、窒素置換の場合と同様に、イオウ置換の場合も、シート端の炭素を置換した構造がより安定である。
2. シートのC_2pairをSに置換した場合、Sはほぼ平面内で安定化するが、一本のS-C結合が弱くなる。そのため、シートにLiを吸着させた時に、LiがSと置き換わり、SH_2部分がシート平面から大きく押し出され、シートが大きく歪む。
3. シートの炭素原子をSに置換した場合、ホウ素、窒素置換の場合と同様に、LiはS周辺の6員環の上下に吸着し、Li吸着によるシート構造の変化は殆ど無い。
4. イオウ置換シートのLi吸着エネルギーは、ホウ素置換の場合と比較して小さく、吸着エネルギーの観点では、ホウ素置換がより有効であると思われる。
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