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

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。

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。

・	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。

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。

新時代の扉を開く革新的・材料開発／解析技術