データ科学に基づく新しい組成・構造を有するセラミックス材料の探索

基于数据科学寻找新成分、新结构的陶瓷材料

• 批准号: 20H02436
• 负责人: 中山 将伸
• 金额: $ 9.9万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02436/
• 关键词: 新材料創出; 材料データベース; マテリアルズ・インフォマティクス; 材料地図; オートエンコーダー; 組成; 構造; Liイオン導電性; 材料シミュレーション; 材料インフォマティクス; データサイエンス; セラミックス材料; セラミックス; 新材料探索; 組成記述子; 組成・構造地図

２０２２年度は前年度までに作成したオートエンコーダーによる材料地図の評価手法を、含Li酸化物７００件程度に対して適用した。さらに、リチウムイオン導電性を考慮した組成・構造の関係を示す材料地図作成を行った。Liイオン導電性を加味しない、組成と構造情報による材料地図作成において、オートエンコーダーの記述子再現性は比較的高かった。一方で、Liイオン導電性を出力層に組み入れた場合には、オートエンコーダーの再現性が大きく低下してしまった。これは、現在用いている記述子（組成・構造）では、そもそもLiイオン導電性の回帰分析が困難な状態であることに由来すると考えている。今後、優れた記述子の設計が必要である。ただし、リチウムイオン伝導性予測能の損失関数に対する寄与を減らすことにより、組成・構造記述子の再現性向上を確認することができた。トレードオフ関係の最適化をすることで、一定程度有用な材料地図作成が可能になると考えらえる。更に、高いリチウムイオン導電性で知られるペロブスカイト、ガーネット、ナシコン型構造を有する各種組成の化合物をベンチマーク材料として、材料地図中での位置を表示させた。その結果、構造軸はLiの酸素に対する配位数が寄与していることが分かった。組成についてはLi濃度と剛相関を示すことが分かった。以上から、Liイオン導電性を俯瞰的にみるための材料設計指針を俯瞰的に考察することができた。また未知材料領域も明確化しており、今後はこの領域での材料発見のスキームを（研究者の直観以上の方法論で）開発することが求められる。

2022 year to year to create a new material evaluation method, containing 700 pieces of acid In addition, the conductivity of the material is considered. The conductivity, composition and structure information of the material are highly reproducible. In addition, the conductivity of the material is greatly reduced when the material is assembled. This is a description of the composition and structure of a conductive material. In the future, the design of the excellent description is necessary. The loss of conductivity prediction is related to the reduction of conductivity, the reproducibility of composition and structure description is confirmed. The optimization of the relationship between materials is possible to some extent. In addition, the conductivity of the material is known as the position of the material in the structure of the material. As a result, the coordination number of Li and its structural axis is different. The composition of Li is related to the concentration of Li. The above is a survey of material design guidelines for conductivity. The field of unknown materials has been clarified, and the field of materials discovered in the future has been developed (the methodology of the researcher's research).

项目成果

Molecular Dynamics Simulation of Li-Ion Conduction at Grain Boundaries in NASICON-Type LiZr2(PO4)3 Solid Electrolytes

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c07314
• 发表时间: 2021-10
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C
• 作者: Koki Nakano;Naoto Tanibata;Hayami Takeda;R. Kobayashi;Masanobu Nakayama;Naoki Watanabe

材料インフォマティクスを活用した蓄電池材料の効率的な最適化と発見

利用材料信息学有效优化和发现蓄电池材料

• 发表时间: 2021
• 作者: Ueda Kyosuke;Narushima Takayuki;Wataru Kubota; Toru Utsunomiya; Takashi Ichii; Hiroyuki Sugimura;中山将伸
• 通讯作者: 中山将伸

データサイエンスを利用した全固体電池材料の効率的探索

利用数据科学高效寻找全固态电池材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamauchi Yoshihiro;Samitsu Sadaki;Goto Kenta;Takeuchi Masayuki;Takahiro Kozawa;中山将伸
• 通讯作者: 中山将伸

Exploring the diffusion mechanism of Li ions in different modulated arrangements of La(1-X)/3LixNbO3 with fitted force fields obtained via a metaheuristic algorithm

• DOI: 10.1016/j.ssi.2021.115662
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: Solid State Ionics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Zijiang Yang;Robyn E. Ward;Naoto Tanibata;Hayami Takeda;M. Nakayama;R. Kobayashi

全固体電池材料探索のための材料インフォマティクス

探索全固态电池材料的材料信息学

• 发表时间: 2021
• 作者: 森田孝治;金 炳男;中山将伸
• 通讯作者: 中山将伸