2020 Fiscal Year Annual Research Report
Data-driven function creation of Li conductive oxide materials based on control of layer structure control by additives
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18K04700
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田村 友幸 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90415711)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Liイオン電池 / 固体電解質材料 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LLTO結晶材料のLi導電性を向上させても，実際には焼結体として利用するために必ず結晶粒界が存在することになり，その粒界抵抗が電池全体の性能低下を引き起こす．そこで本年度は主に粒界近傍でのLi拡散シミュレーションを実施することにより，粒界抵抗の微視的な原因の解明を目指した．
[1] バルクではLa-rich/poor層のLa占有率の差が大きい方がLi拡散係数は大きい．これは細切れの三次元拡散よりも連続的な二次元拡散の方が望ましいことを意味している．
[2] 金属材料では鏡面対称な粒界が観察されるが， MgOなどの二元系金属酸化物ではカチオン-カチオン間及びアニオン-アニオン間の静電斥力が大きいために逆位相粒界の方が安定であると考えられている．バルク中の拡散係数が大きいLLTOモデルについてΣ5粒界モデルを構築し，安定粒界構造を探索したところ，各原子が電荷を持つために逆位相粒界の方が安定であると予想していたが，鏡面対称粒界の方が安定であることが明らかになった．
[3] 上で得られた鏡面対称Σ5粒界モデルを用いてLi拡散シミュレーションを実行したところ，粒界を横切る方向への拡散係数の低下が観察された．Liイオンはペロブスカイト構造のAサイトをホッピングしながら拡散していくが，粒界近傍でも同様である．しかし，粒界近傍ではAサイトの空隙が広がるためにイオン半径が大きいLaイオンが粒界直上のAサイトに存在しやすく，バルク中よりもLiイオンに及ぼす影響が大きいためにLiイオンが粒界近傍に近づくことができず，結果として横切る方向のLi導電性が低下することが明らかになった．
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Research Products
(7 results)
