XAFS/EELSを用いたリチウムイオン二次電池正極材料の熱的安定相の探索

使用 XAFS/EELS 寻找锂离子二次电池正极材料的热稳定相

• 批准号: 08J02842
• 负责人: 熊谷 悠
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02842/
• 关键词: リチウムイオン電池; 第一原理計算; クラスター展開法; 状態図; 希土類金属; X線吸収端近傍構造; エネルギー損失吸収端微細構造; コバルト複合酸化物

リチウムイオン電池において,3d遷移金属を含む正極材料は,遷移金属の価数が柔軟に変化することでLiの脱離が容易に行われる.この正極材料の電池特性を決定する因子を解明するためには,基底状態および有限温度下での原子・電荷・磁気配列を知ることが極めて重要である.本研究では,第一原理計算とクラスター展開法を併用し,それらの配列を特定することを目的としている.対象とする正極材料は3d遷移金属を含んでおり,磁性を有する系である.クラスター展開法では,各原子配列の系のエネルギーをクラスター関数で展開し,有効相互作用を抽出する.しかし,磁性を有する系のエネルギーは原子配列と磁気配列の双方の自由度に依存し,従来の手法を直接適用することはできない.そこで,申請者は,クラスター展開法を磁性を有する系に適用するための手法を提案した.本手法では,まず,様々な原子・磁気配列のもとで第一原理計算を行い,磁気相互作用を計算する.次に,得られた磁気相互作用に基づき,各構造での最安定となる磁気配列を予測する.そして,この最安定な磁気配列のもとで第一原理計算を行い,磁気相互作用を繰込んだ有効相互作用を算出する.このようにして得られた有効相互作用を用いることで,磁気相互作用を考慮した基底状態の探索が可能となる.テストケースとして,本手法をMgO-NiO系においての3つの規則相を初めて計算により予測した.今回提案した手法は,リチウムイオン電池の正極材料を含めた様々な磁性化合物に適用可能である.今後は本手法を用いて,実用材料であるLixCoO_2,LixNiO_2等における基底状態及び有限温度下での原子・電荷・磁気配列のシミュレーションへと適用していく予定である.

It is easy to transfer the metal to the positive material in 3D, the number of metal transfer in 3D, the amount of metal in the cell, the temperature of the battery, and the Li in the battery. The cell properties of positive materials determine the temperature factors, and the base state is sensitive to atomic magnetic charge at finite temperature. The purpose of this study is to calculate the application of the development method in the first principle, and to allocate specific information for specific purposes. For example, positive materials, 3D transfer metals, magnetic materials, positive materials, metal transfer, magnetic materials, magnetism and magnetism. In the development of the method, the number of atoms is expanded, and the number of atoms is extracted from each other. The magnetism is related to the atomic arrangement, the magnetic arrangement, the degree of freedom dependence of both sides, and the direct use of the magnetic technique. The applicant, the applicant and the applicant. In this technique, the atomic magnetism is arranged, the first principle calculation is performed, and the magnetic interaction is calculated. For the second time, the interaction between magnets and magnets is obtained, and the most stable magnets are assigned to each other. The most stable magnetic column, the first principle calculation line, the magnetic interaction line. There is a possibility of interaction, magnetic interaction, base state exploration, and magnetic interaction. This practice MgO-NiO is related to the initial calculation of the rules and regulations. This time, it is proposed that the positive materials of the battery may be useful for the use of magnetic compounds. In the future, this technique is based on the use of materials such as LixCoO _ 2, LixCoO _ 2, LixNiO _ 2, etc., and the configuration of atoms at limited temperature.

项目成果

First-principles investigation of atomic structures and stability of proton-exchanged layered sodium titanate

• DOI: 10.1103/physrevb.79.144117
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: M. Mori;Y. Kumagai;K. Matsunaga;I. Tanaka

First-principles study of defect-induced potentials in Ca2CUO2Cl2

• DOI: 10.1103/physrevb.80.085120
• 发表时间: 2009-08
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Y. Kumagai;F. Oba;I. Yamada;M. Azuma;I. Tanaka

Crystal structure effects on Co-L2, 3 XANES and ELNES of Trivalent Cobalt Compounds

三价钴化合物的晶体结构对Co-L2、3 XANES和ELNES的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Yu Kumagai;H. Ikeno;F. Oba;I. Tanaka
• 通讯作者: I. Tanaka

First-principles Study of Co L2, 3 XANES and ELNES of Trivalent Cobalt Compounds

三价钴化合物Co L2、3 XANES和ELNES的第一性原理研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Yu Kumagai;H. Ikeno;F. Oba;K. Matsunaga;I. Tanaka
• 通讯作者: I. Tanaka

MgO-NiO系におけるクラスター展開法を用いた原子・磁気構造探索

MgO-NiO体系中团簇展开法原子和磁结构探测

• 发表时间: 2010
• 作者: 熊谷悠;世古敦人;大場史康;田中功
• 通讯作者: 田中功