2015-5

第一原理計算によるLiCoO₂多形体の構造と特性

Li 二次電池用正極材料 LiCoO₂における多形体の安定性・正極電位の積層順序に対する依存性

正極材料として使用されるLiCoO₂は立方最密充填(ccp)系の多形体であるが、近年、他の多形体（O2ポリタイプ）の合成・特性評価も報告されている。

LiCoO₂の八面体Li系多形体を中心として、積層構造と電池用正極材料関連の特性について、理論計算を用いて系統的に検討する。

(1)	O1ポリタイプはhcp積層構造であり、最も低電位の多形体である。
(2)	O2ポリタイプはccp構造とhcp構造のミックスであり、特性がO3とO1の中間である。多形体の単位セルはO3より大きくなる。最も安定な積層構造の電位と密度はO3の特性に近くなる。

O3ポリタイプが最も安定性、密度、電位が高い多形体である

・手法：	経験的原子間ポテンシャル法（GULPコード）と密度汎関数理論（VASPコード）
・評価：	相対安定性 : ΔE_form=(ポリタイプのエネルギー)－(最も安定なポリタイプO3のエネルギー) 電位 : V＝[（LiCoO₂のエネルギー）－（CoO₂のエネルギー+Liのエネルギー）]/ファラデー定数

On-LiCoO₂ (n = 1～4)ポリタイプの単位セル
(最も安定な積層構造の場合)

On-LiCoO₂ (n =1～7)の相対エネルギー
ΔE_formと電位Vのポリタイプ依存性

・リチウムイオン電池用正極材料の最適化
・高信頼性リチウムイオンキャパシター材料の開発
・高エネルギー蓄電材料素子の開発

参考文献

：

［１］ M. S. Islam and C. A. J. Fisher, Chem. Soc. Rev., 43 (2014) 185.
［２］ C. A. J. Fisher, et al., Phys. Status Solidi RRL, 8 (2014) 545.