安全電池実現のための適切添加剤を用いた先端的非引火性電解液の理論的設計
安全電池実現のための適切添加剤を用いた先端的非引火性電解液の理論的設計
批准号:
19F19040
负责人:
長岡 正隆
金额:
$0.96万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份:
2019
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-04-25 至 2021-03-31
中文摘要
本研究的主要目的是为实用安全的锂离子电池设计一种先进的不可燃电解液。为此,我们重点研究了基于不可燃的磷酸三甲酯(TMP)溶剂的高盐浓(HC)电解液的稀释。首先,我们研究了HC TMP基电解液中固体电解质界面层(SEI)形成的微观机制。用红月亮方法发现,在HC电解液中,大量的盐负离子定位在SEI表面,促进了SEI盐衍生物种的致密无机层的网络形成。下一步,我们的目标是“稀释”这种基于HC TMP的电解液,以解决其低离子电导率和高粘度的问题。为此,人们设计了高氟化度的新型氢氟醚(HFES)。MD和QM计算表明,与其他常用的HFe稀释剂相比,双(1,1,2,2-四氟乙基)醚(B2E)和双(五氟乙基)醚(BPE)稀释可以显著提高Li+的自扩散常数和离子电导率。此外,HFES具有在HC-TMP溶液中形成局部浓缩电解质的能力,这使得人们对形成稳定而致密的无机SEI膜抱有很高的期望。最后,通过微观分析SEI的组成对其力学性能的影响,研究了SEI层的弹性。评价了SEI的延展性以及各电解液化合物对SEI稳定性的影响。
英文摘要
The main goal of this study is to design computationally an advanced non-flammable electrolyte for a practical safe Li-ion batteries. For that, we focused on the dilution the highly salt-concentrated (HC) electrolyte based on non-flammable trimethyl-phosphate (TMP) solvent. First, we aimed to investigate the microscopic mechanism of the solid electrolyte interphase (SEI) layer formation in HC TMP-based electrolyte. Using Red Moon methodology, it was revealed that a large amount of salt anions is localized on the SEI surface in HC electrolyte, enhancing the network formation of a dense inorganic layer with SEI salt-derived species. Next, we aimed to “dilute” such HC TMP-based electrolyte in order to address its low ionic conductivity and high viscosity. For that, new hydrofluoroethers (HFEs) were designed with high degree of fluorination. Using MD and QM calculations, self-diffusion constant of Li+ and the ionic conductivity should be significantly improved by dilution with bis(1,1,2,2-tetrafluoro ethyl) ether (B2E) and bis(pentafluoro ethyl) ether (BPE) compared to other common HFE diluents. In addition, HFEs have high ability to form a localized-concentrated electrolyte in HC TMP-based solution, leading to high expectation for the formation of a stable and a compact inorganic SEI film. Finally, the elasticity of the SEI layer was investigated through the microscopic analysis of the composition effect of the SEI on its mechanical properties. The ductility of the SEI were evaluated as well as the role of each electrolyte compound on the SEI stability.
期刊论文(6)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
登录
查看更多内容
Theoretical Study of Salt Concentration Effect on SEI Film Formation in Non-Flammable Electrolyte
不可燃电解液中盐浓度对SEI膜形成影响的理论研究
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
影响因子:
--
作者:
[A. Bouibes, N. Takenaka, S. Saha, M. Nagaoka]
通讯作者:
M. Nagaoka
Microscopic Mechanism of SEI Layer Formation in Highly Concentrated Electrolytes Based on the Nonflammable Trimethyl Phosphate Solvent
基于不可燃磷酸三甲酯溶剂的高浓度电解质中 SEI 层形成的微观机制
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
影响因子:
--
作者:
[A. Bouibes, N. Takenaka, S. Saha, M. Nagaoka]
通讯作者:
M. Nagaoka
Microscopic Mechanism of SEI Film Formation in Highly Concentrated Electrolytes Based on Nonflammable Trimethyl Phosphate Solvent
基于不易燃磷酸三甲酯溶剂的高浓度电解液中SEI膜形成的微观机制
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
影响因子:
--
作者:
[A. Bouibes, N. Takenaka, S. Saha, M. Nagaoka]
通讯作者:
M. Nagaoka
DOI:
10.1021/acs.jpclett.9b02392
发表时间:
2019-10-03
期刊:
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子:
5.7
作者:
[Bouibes, Amine, Takenaka, Norio, Nagaoka, Masataka]
通讯作者:
Nagaoka, Masataka
pHや共溶質濃度の変化による蛋白質機能調節の機構解明:計算化学とデータ科学の融合
-
批准号:23K23300
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
-
资助金额:$3.08万
-
财政年份:2024
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
pHや共溶質濃度の変化による蛋白質機能調節の機構解明:計算化学とデータ科学の融合
-
批准号:22H02032
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
-
资助金额:$11.07万
-
财政年份:2022
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
ミクロ多孔性物質に束縛された分子クラスターの異常凝集過程に関する研究
-
批准号:14F04029
-
项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
-
资助金额:$0.77万
-
财政年份:2014
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
分子熱浴に接した多原子分子系のクラマース -フォッカープランク方程式-
-
批准号:14654066
-
项目类别:Grant-in-Aid for Exploratory Research
-
资助金额:$2.18万
-
财政年份:2002
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
化学反応現象に特徴的な非平衡非定常性の解明―現代化学からみた統計理論の再考―
-
批准号:13894018
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
-
资助金额:$1.66万
-
财政年份:2001
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝集系エネルギー移動における過渡的状態の非定常・非平衡ダイナミクスの理論
-
批准号:12042236
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
-
资助金额:$2.3万
-
财政年份:2000
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
光学分割制御のための結晶化理論の新開発
-
批准号:11875186
-
项目类别:Grant-in-Aid for Exploratory Research
-
资助金额:$1.02万
-
财政年份:1999
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝集系エネルギー移動における過渡的状態の非定常・非平衡ダイナミクスの理論
-
批准号:11166229
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
-
资助金额:$1.02万
-
财政年份:1999
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝縮系における化学反応量子動力学に関する理論的研究
-
批准号:07208229
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1995
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
溶液内化学反応に伴うエネルギー集中機構と非平衡分布に関する理論的研究
-
批准号:06740465
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1994
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝縮系における化学反応量子動力学に関する理論的研究
-
批准号:06219226
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1994
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝縮系における化学反応量子動力学に関する理論的研究
-
批准号:05227229
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$1.02万
-
财政年份:1993
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
凝縮系における化学反応量子動力学に関する理論的研究
-
批准号:04243220
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$0.51万
-
财政年份:1992
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
化学反応動力学における振動非断熱性に関する理論的研究
-
批准号:04740267
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1992
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
分子論的手法に基いた電解質溶液に関する理論的研究
-
批准号:03740252
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1991
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
化学反応動力学における回転運動の役割に関する理論的研究
-
批准号:02740240
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.64万
-
财政年份:1990
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位:
ファンデルワールスクラスターの反応動力学
-
批准号:63790314
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$1.02万
-
财政年份:1988
-
负责人:長岡 正隆
-
依托单位: