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リチウムイオン二次電池
第一原理計算によるLIB電極/電解液界面でのLi+脱溶媒和解析

電極-電解液界面設計をシミュレーションで支援します。

LIB界面抵抗とLiイオンの脱溶媒和

蓄電池の充放電速度に影響を与える電極-電解液界面におけるLiイオンの脱溶媒和過程は、溶媒の種類や塩濃度、更には電極表面近傍における電解液構造といった複数の要因に左右されます。
日産アークでは、それら複数の要因をトータルで解析・評価するためのアプローチ法として、電位制御可能な大規模第一原理MD計算と自由エネルギー解析法の融合手法を開発しました。これにより、電極-電解液界面の設計指針をご提供します。

シミュレーション方法

実施例:Si系負極-PC溶媒界面におけるLiイオンの脱溶媒和過程の解析

高充放電速度の実現には表面近傍の電解液構造を含めた検討が重要であることを示唆しました。



・溶媒和Li+が表面に接近するにつれて、Li+に配位するPC分子数が徐々に減少
・電場印加によって脱溶媒和の活性化エネルギーが低下
・脱溶媒和は、表面最近傍における溶媒分子群の層構造において遷移状態を経由していることを解明
・脱溶媒和過程の活性化エネルギーは界面構造からも強い影響を受けることを示唆

第一原理計算,リチウムイオン二次電池,LIB,自由エネルギー解析,界面

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