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

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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。