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R-11
2019

グラファイト中フッ素イオンの伝導挙動の第一原理計算




課題
アニオンが移動することで電池反応が起こる電池「アニオン移動型電池」の研究
開発が注目されているが、電極として用いるグラファイト中のFイオンのイオン
伝導機構の詳細は充分に理解されていない。

解決手段
密度汎関数理論に基づく第一原理計算及び第一原理分子動力学計算を用いてグラ
ファイト中のフッ素イオンの化学結合状態及びイオン伝導機構を解析した。グラ
ファイト構造を再現するためにファン・デル・ワールス相互作用を考慮した計算
を行った。

成果・優位性
グラファイト中のFイオンがインターカーレートしたFC6はLiC6とは電子密度分布が異なり、FC結合は共有結合的
Fイオン濃度により結合状態が変化し、Fイオン濃度増加に従いイオン結合から共有結合が支配的なり、Fイオンが伝導しにくくなる。


実験方法: 第一原理計算、第一原理分子動力学計算
LiC6の電子密度分布計算結果.LiとCの
間に電子密度はほとんど存在せずイオ
ン結合が支配的であり、Liイオンがよく
伝導する。
FC6の電子密度分布計算結果.FとCの
間に高い電子密度が存在し、共有結合
が支配的となり、Fイオンが伝導しにく
くなる。



期待される市場・応用
Fイオン電池の特性支配要因の明確化・原子レベルでのメカニズム解明

謝辞 本研究の一部は、NEDO「革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発(RISING2)」として実施した
ものである。


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