2014 Fiscal Year Annual Research Report
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13J07879
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 明穂 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 走査透過型電子顕微鏡 / 異相境界 / 正極材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではリチウムイオン電池に用いられる正極材物質について、その異相界面の構造解析を行ってきた。本年度は特にLi1+xRh2O4正極材異相境界に対する理論計算にて進展があったため、以下にその詳細を記述する。
Li1+xRh2O4はspinel構造を有し、代表的な正極材であるLixFePO4と同様充放電反応中に2相共存反応を示すが、その格子ミスマッチは無視できるほど小さい。部分的なLi挿入によって粒子内部に異相境界を導入し、球面収差補正機を搭載した走査透過型電子顕微鏡（STEM）による構造解析を行った。さらに密度汎関数法（DFT）とクラスター展開法により求められたEffective Cluster Interaction (ECI) energyを引用し、canonical Monte Carlo法による各異相境界エネルギーの算出を行った。
[110]方位からの環状明視野（ABF）STEM像観察の結果、非常に幅の狭い{111}異相境界が見出された。電子損失分光（EELS）測定の結果、ABF像中における明領域はLi-poor相、暗領域はLi-rich相であると同定した。Monte Carlo構造緩和計算の結果、実験的に観察された{111}異相境界は有限温度においても原子レベルで平坦な境界構造を保った一方、他の低次面は導入した界面初期構造を保つことができず、近接する{111}面のFacet構造として安定化した。これらの結果より、本系における再安定な異相境界面は{111}であり、実験事実を有意に再現することができた。Li脱挿入を通したLi結晶学的位置の変化により、相境界近傍には近接した高エネルギーLiイオン対が形成されるが、{111}面ではこのイオン対面密度が最小となり、高い安定性が実現されていると考察される。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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