2015-6

理論計算によるNaイオン二次電池用正極材料Na_xV₂(PO₄)₃の伝導特性

Naイオン二次電池用正極材料Na_xV₂(PO₄)₃のNa濃度と陽イオン伝導性および拡散経路を系統的に検討

Naイオン二次電池を実用化するため、有効な正極材料が必須である。候補材料としてNASICON型Na₃V₂(PO₄)₃が注目され、実験による結晶構造や電気特性が最近報告された。

NASICON型Na_xV₂(PO₄)₃におけるNaイオン伝導およびNa濃度／温度の依存性を原子レベルで検討し、拡散機構や構造安定性などを評価する。

(1)	Naイオン濃度と関わり、Na(1)サイトの占有率がほぼ100%である。
(2)	NaV₂(PO₄)₃(x=1)の場合、NaイオンがNa(1)サイトにトラップされ、動かなくなる状況となる。
(3)	低温ではNaイオン拡散活性化エネルギーが約0.4eVであるが、高温では約0.7eVになる

Na_xV₂(PO₄)₃におけるNa空孔の拡散について原子レベルの理解

・手法：	経験的原子間ポテンシャル法（GULPコード）と古典分子動力学法（Moldyコード）
・評価：	原子の平均二乗変位（msd）と拡散係数の依存： Einstein式　msd = B + 6Dtサイト占有率 ∝ Bader体積内核密度

Na_xV₂(PO₄)₃の結晶構造（六方晶系格子）

Na_xV₂(PO₄)₃のNa濃度と温度の依存性

・優れた陽イオン伝導体の開発
・高エネルギー・低コストの蓄電材料素子の開発

参考文献

：

M. S. Islam and C. A. J. Fisher, Chem. Soc. Rev., 43 (2014) 185.