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2011-4

Liイオン電池用正極材料LiCoO2薄膜中の粒界構造解析


技術のポイント

Liイオン伝導体の特性と格子欠陥の関係を解明するため粒界構造などを原子レベルでの理論計算を行った

基礎研究


背景
電極の電気特性は、その界面物性に影響されるので、正極として用いられているLiCoO2について、原子レベルで欠陥構造や粒界構造とLiイオン拡散の依存性を理解することが必要がある。

目的
STEMにより観察されたLiCoO2薄膜中の粒界構造の理論計算を行い、その原子・電子構造と材料特性の関連について検討する。

成果
(1) LiCoO2薄膜の中に頻繁に見られる対称性の高いΣ2(1104)粒界は粒界エネルギーが低く安定である。
(2) LiとCoの原子列が交換した粒界も頻繁に見られ、その構造は、(1120)面と(1100)面の逆位相粒界である。


・手法:第一原理計算(VASPコード)  
・評価:粒界構造、粒界エネルギー、粒界での電子状態。

図1.(a) 単位セル、(b) Σ2粒界のHAADF-STEM像と
(c) 計算による構造
図2. 逆位相粒界:(1100)面 (a) 原子構造、
(b) 差電子密度:(1120)面 (c) 原子構造、(d )差電子密度



今後の展開
対称粒界の付近における
Liイオン伝導特性などを検討する
高性能の電池用 材料開発等に寄与

参考文献 C.A.J. Fisher, et al., J. Phys. Soc. Jpn, 79 Suppl. A (2010) 59-64.
謝辞 本研究は、トヨタ自動車(株)からの委託研究として実施したものである。



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