二次電池材料における局所構造と機械的性質の解明と設計指針の確立に向けた手法開発

开发阐明二次电池材料局部结构和机械性能的方法并建立设计指南

• 批准号: 20K05696
• 负责人: 田中 真悟
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-20K05696/
• 关键词: 局所機械的性質; 第一原理計算; 二次イオン電池; Liイオン電池; Naイオン電池; 局所エネルギー解析; 局所応力解析; 二次電池材料; 機械的性質; 計算科学

本研究では、Liイオン電池やNaイオン電池のような二次電池の材料に関して、計算科学を駆使してナノ・原子レベルでのミクロスケールの局所構造と局所機械的 特性の研究を遂行する。また、研究に必要な解析手法・プログラムの改良・開発を行う。得られた結果を基に、AIによる機械学習・深層学習を活用して構造と特性を「診断」し、新たな材料開発を行う上で必要となる「処方箋」の提供に向けた仕組みを構築していく。上記を遂行するために第一原理計算手法を基にした局所エネルギー・応力解析によるミクロスケールでの局所機械的特性について、二次電池電極材料の充放電時のバルク・粒界・界面を具体例として研究をすすめ、 その適用性を明らかにすると共に、その結果を深層学習等のAIを用いた分析により、汎用性・転移性の高いデータベースとして開発を行うことを目的としている。実施2年目となる2021年度は、新型コロナウィルス蔓延に伴う緊急事態宣言及び蔓延防止等措置の期間が年度の過半を占める状況となり、想定していた研究進捗には至らなかったが、局所エネルギー・応力解析プログラムの改良・開発に関して、局所領域を判定するユニットを従来型の原子から分子・クラスターなどへ拡張をするための実務をすすめた。実施３年目となる2022年度は、2021年度に進めた局所領域判定ユニットを拡張するための適用例の検討をすすめた。革新型二次電池系材料をはじめとして、複数の材料系に対して第一原理計算と現行・拡張手法による局所解析を実行と結果の解析をすすめ、AIを用いた分析・学習に対する適用性と実装に向けた検討を進めた。

The purpose of this study is to carry out the research on the characteristics of the machinery used by the manufacturing bureau, which is based on the study of the characteristics of the machinery of the secondary battery and the calculation of the science and technology in this study. the study of the characteristics of the machinery built by the construction bureau has been successfully carried out. It is necessary to study and analyze the necessary methods to improve and improve the trade. Based on the results of the experiment, the AI mechanical science has learned how to use the mechanical properties of the equipment to "break", and the new materials have been used to provide the necessary information to the staff. The first principle calculation method is used to analyze the characteristics of the machine and the secondary battery cathode material during charging and discharge. the interface of the grain interface is a specific example of how to do research on the characteristics of the machine and the interface of the secondary battery. Results in-depth study and other AI systems are used to analyze data and transfer data in order to improve the quality of operation. After the implementation of the two-year program for the year 2021, the declaration of emergency status and the prevention of the spread of the new type of health care, it is intended that half of the year will be affected during the period, and it is intended that the study of the project will be carried out from the beginning to the end of the year, and the strength of the bureau will be analyzed. In the field of the bureau, it is determined that there are various types of information, such as atomic, molecular, molecular, atomic, molecular, molecular, atomic, molecular, molecular, In order to improve the performance of the Bureau in the year 2022 and 2021, we will make a decision in the field of the Bureau in the past three years. The innovative secondary battery materials are used in the first principle calculation of the new secondary battery system, and the complex materials are calculated in the first principle. The results of the analysis of the results of the analysis of the results of the analysis, the use of the software of the laboratory, and the use of the AI software to improve the performance of the battery.

项目成果

Difference in the electron energy loss spectra between the spinel-type Na3LiTi5O12 and Li4Ti5O12 clarified by density functional theory calculations

通过密度泛函理论计算阐明尖晶石型Na3LiTi5O12和Li4Ti5O12电子能量损失谱的差异

• DOI: 10.1016/j.commatsci.2020.110240
• 发表时间: 2021
• 期刊: Computational Materials Science
• 影响因子: 3.3
• 作者: Tada Kohei;Kitta Mitsunori;Tanaka Shingo
• 通讯作者: Tanaka Shingo

第一原理計算による革新電池フッ化 鉄系正極材料の局所構造の欠陥効果

使用第一原理计算的创新电池氟化物铁基正极材料中局部结构的缺陷影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 田中 真悟;森 正弘;多田 幸平
• 通讯作者: 多田 幸平

理論計算に基づくチタン酸スピネル骨格の安定性評価

基于理论计算的钛酸盐尖晶石骨架稳定性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 多田 幸平;尾崎 弘幸;清林 哲;橘田 晃宜;田中 真悟
• 通讯作者: 田中 真悟

Application of analytical scheme to secondary battery using lithium and/or sodium ion for in-vehicle and stationary use

分析方案在车载和固定用途使用锂和/或钠离子的二次电池中的应用

• DOI: 10.11470/oubutsu.91.1_37
• 发表时间: 2022
• 期刊: Oyo Buturi
• 作者: 臼井一起・東本慎也;田中 真悟
• 通讯作者: 田中 真悟

Synthesis of cubic silver titanium oxide with a spinel-based structure

尖晶石结构立方银钛氧化物的合成

• DOI: 10.1016/j.jssc.2021.122514
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Solid State Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Kitta Mitsunori;Kojima Toshikatsu;Kataoka Riki;Tada Kohei
• 通讯作者: Tada Kohei