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リチウムイオン二次電池
ESM-RISM法による電気化学界面の構造・反応シミュレーション

溶液理論モデルに基づき、計算コストを大幅に削減します。

ESM-RISM法による電極界面シミュレーション

電気化学界面のシミュレーションには、電極や界面における吸着・反応分子、電解質や塩など、多くの構成要素が存在し、電位でその全体構造が変化するため、計算コストが高くなります。日産アークでは、ESM-RISM法で低コストで電極-電解液界面シミュレーションを実施します。

シミュレーション方法

本手法の特徴:
・注目する吸着分子や反応分子以外の電解質を溶液理論モデル 
 (RISM:Reference Interaction Site Model)に置換
・ESM法に基づくバイアス印加
・電解液の組成や塩濃度の指定が可能
アウトプット:
・界面影響下にある電解液の平均構造
・溶媒やバイアスの影響下にある分子や表面の構造吸着や電気化学
 反応の電位シミュレーション

適用例:正極表面に吸着したプロピレンカーボネート分子

通常の第一原理MD計算の約1/10の計算時間で、界面構造や反応性の詳細な情報を取得しました。


計算モデル:
・正極:LiMn2O4(111) 表面
・電解液:EC + LiPF6 (1M)
・吸着種:PC分子
・バイアス:充電条件

・電極表面や吸着種の存在の影響下にある電解液の構造(電気化学反応場)を詳細に解析

・印加バイアスと電解液の影響下におけるPC分子の5員環開裂の傾向を確認

計算科学,ESM-RISM法,構造・反応シミュレーション,溶液理論モデル,電極界面

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