| 研究課題/領域番号 |
26420694
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| 研究機関 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター |
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研究代表者 |
フィッシャー クレイグ 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 研究員 (80524925)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 二次電池 / イオン伝導体 / 理論計算 / 第一原理計算 / 分子動力学法 |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度は、幾つかのケイ酸塩およびリン酸塩系マグネシウムイオン伝導体の原子レベル構造および理論特性評価を行った。例えば、電極用候補材料として、オリビン型MgFeSiO4結晶内のMgイオンの最も安定な分布を、第一原理計算を用いて検討した。同じように新規マグネシウムイオン電解質Mg0.5Zr2(PO4)3結晶中のマグネシウムイオンの分布を第一原理計算を用いて系統的に検討した。また、第一原理分子動力学法を用いて、拡散経路と拡散係数の温度依存性を検討した。最近、酸化フッ化物MgFePO4Fが酸化物より高マグネシウムイオン伝導度を示すことが報告されたため、酸化フッ化物系候補材料の計算を始めた。Mg2+の電荷／イオン半径比率がLi+より大きいため、MgFePO4Fのセル電位はLi系酸化フッ化より高くなり、魅力的な正極用材料であることがわかった。
それぞれの材料系の結晶相の安定性を評価するため、フォノン計算を実施した。また、より大きなシステムサイズの古典分子動力学法を用いてナシコン型(Na,Mg)3V2(PO4)3におけるマグネシウムイオンの拡散経路を系統的に検討した。ナトリウムイオン電池用ナシコン型Na3V2(PO4)3系と比較するため、同じ手法でイオン拡散の温度依存性を調べた。以上の計算からイオン拡散の抵抗が増加する要因を検討し、より優れたマグネシウムイオン伝導度を持つ物質の設計に役立つ指針を抽出する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
第一原理分子動力学法を用いて、新規マグネシウムイオン伝導体の伝導特性とその温度依存性を評価、理解することができた。論文化してから、国際学会で成果を発表する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進方策としては、計算精度を向上するために、より大きな構造モデルに適用した第一原理分子動力学計算を行う予定である。他の新規マグネシウムイオン伝導体の候補材料も調査する。優れたマグネシウムイオン伝導体を実用化するために、イオン伝導体の試料を合成する実験家との共同研究を目指す。また、マグネシウムイオン拡散についての最も重要な要因を解明し、最適なマグネシウムイオン伝導体の設計指針を探索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度導入装置について、計画していた金額よりも購買努力により安価に調達ができたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
残額と平成28年度使用額を加え、理論計算によるマグネシウムイオン伝導体の研究に必要な計算機ワークステーションを購入する予定。
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