2014 Fiscal Year Research-status Report
リチウムのグラファイトインターカレーションにおける固液界面反応の物理
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26390060
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
河合 孝純 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30455571)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 固液界面反応 / リチウムイオン電池 / グラファイトインターカレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蓄電池の急速充放電性能や劣化に大きな影響を与えると考えられているグラファイト負極表面近傍での溶媒和脱離反応について、エチレンカーボネートに溶媒和した構造からグラファイト層間へのリチウム原子の拡散について、いくつかのモデルからリチウム原子が溶媒和したままグラファイトエッジ表面に近づき層間にインターカレートされるモデルを選定し、溶媒和した状態のリチウムの安定吸着構造と拡散障壁の計算を行った。
グラファイトのエッジ終端構造が水素終端か酸素終端を用いて安定吸着構造および吸着エネルギーの比較を行ったところ酸素終端の方が吸着距離が大きいが吸着エネルギーも大きくなることが分かった。このことは酸素終端の方がより多くのリチウム原子をグラファイト近傍に確保できることを意味しており、急速充放電に有効であることが分かった。
また、負極として一般に用いられているグラファイトを超えるような材料の探索および安定性などの評価を行い、新たな材料を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
拡散障壁の計算において、構造の不安定性のため想定以上に時間を必要としたため、電界効果の計算が十分に実施できなかった。また、ＳＥＩの構造作成のためのプログラム立上げが遅れたためにリチウム原子の拡散に対してＳＥＩが与える効果に関する計算も想定より遅れぎみである。
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| Strategy for Future Research Activity |
共同研究者である大谷による電極表面における電界効果の計算プログラムによって、従来困難であった電界下でのエネルギーの比較が容易になったためこれを用いて、グラファイトエッジ終端の違いによる拡散障壁の違いについて計算を実施し、より正確なエネルギー論を展開する。また、ＳＥＩの構造について上期中にモデル構造が構築できるよう高分子計算の専門家（神谷 克政准教授（神奈川工科大））にも支持を仰ぎつつ、計画を進める。
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| Causes of Carryover |
おおよそ想定された支出であったが、旅費が想定よりも低額となったこともあり、残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は旅費およびバックアップディスクで金額の多少の増加が予測されるため、それらを合わせて支出する予定。
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