2019 Fiscal Year Annual Research Report
Local atomic structures of amorphous electrode materials and charge-discharge mechanism
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17H01325
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
平田 秋彦 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (90350488)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 健太郎 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (40582078)
赤木 和人 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (50313119)
谷村 誠 横浜国立大学, 機器分析評価センター, 准教授 (00381591)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子回折 / 電池用負極材 / 局所構造 / リバースモンテカルロ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、Li添加によりアモルファス化が起こる結晶SiとアモルファスTiO2に対して実際に充放電を行い、微視的構造の変化を調べることで充放電機構に関する検討を行った。また、新たな手法開拓としてヴァーチャルオングストロームビーム電子回折マッピング法の開発も行った。
＊Siの充放電による局所構造変化：結晶SiではLiを挿入した際に、アモルファスのa-LixSiが形成されることが報告されているが、本研究によっても不均一にアモルファス化が進行することが見いだされた。アモルファス化した領域からオングストローム電子回折図形を撮影し、分子動力学法で得たアモルファスSiモデルにLiを挿入して第1原理計算で構造緩和したモデルと比較を行ったところ良い一致が得られた。このモデル中のSi-Si結合長は純Siのものより長くなっていることが明らかとなった。
＊アモルファスTiO2の充放電による局所構造変化：成膜したアモルファスTiO2に対してLiを挿入したところ撮影したオングストローム電子回折図形は、Li0.5TiO2結晶構造が歪んだもので再現できることが局所リバースモンテカルロ法により明らかとなった。Li挿入前後で、対応する結晶（アナターゼ、Li0.5TiO2）と類似した局所構造が存在することが明らかとなった。
＊ヴァーチャルオングストロームビーム電子回折法：分子動力学計算などで得たアモルファスの構造モデルをベースに、モデル中に内在する様々な局所構造と全体の平均として回折実験で得られる構造因子の対応関係を局所回折計算によって理解する手法を考案した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Lithium intercalation into bilayer graphene2019
Author(s)
Ji Kemeng、Han Jiuhui、Hirata Akihiko、Fujita Takeshi、Shen Yuhao、Ning Shoucong、Liu Pan、Kashani Hamzeh、Tian Yuan、Ito Yoshikazu、Fujita Jun-ichi、Oyama Yutaka
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 10
Pages: 275
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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