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J-GLOBAL ID：201602261660769608   整理番号：16A1336574

反応分子動力学シミュレーションによる酸化シリコン(SiO_x)ナノワイヤのリチウム化のアトミスティクス

Atomistics of the lithiation of oxidized silicon (SiO_x) nanowires in reactive molecular dynamics simulations

著者 (4件)： Jung Hyun (Center for Computational Science, Korea Institute of Science and Technology (KIST), Hwarangno 14-gil 5, Seongbuk-gu, Seoul 136-791, Republic of Korea. [e-mail]) ,  Yeo Byung Chul ,  Lee Kwang-Ryeol ,  Han Sang Soo
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 18  号： 47  ページ： 32078-32086  発行年： 2016年12月21日 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 酸化シリコン(SiO_x)ナノワイア(NWs)はリチウムイオン電池(LIBs)の将来有望なアノード材として期待されているが,そのリチウム化の機構を明確にした報告はない。我々は,SiO_xNWsのリチウム化機構を第一原理計算により発展させたReaxFF反応力場を用いた分子動力学(MD)シミュレーションにより,原子スケールで明確にした。以前の実験で見出したように,結晶性Si(c-Si)コアと厚さ約1nmの無定形SiO₂)(a-SiO₂)シェルからなるSiO_xNWsは元のSiNWsに比べリチウム化による体積膨張が少ない結果を得た。SiO_xNWsのリチウム化により,2界面:c-Si/a-Li_xSiとa-Li_xSi/a-Li_y(SiO₂)が形成された。NWの外側に面して局在している後者の原子移動度は前者に比べ低く,それがリチウム化の過程でのSiO_xNWsの体積膨張を抑制する理由の一つである。他の理由は応力分布によるもので,SiO_xNWsでの応力分布は元のSiNWsとは異なっている。さらに,SiO_xNWsのリチウム化は酸化層中にLi₂OとLi₄SiO₄の形成を誘導し,Li₂Oとは異なり,Li₄SiO₄中の幾つかのLi原子(多数ではない)は化合物から脱離し,c-Si中に拡散した。しかしながら,SiO₂層を通してc-Siに入り込んだLi原子は,元のSiNWsで観測された機構と同じように,〈110〉もしくは〈112〉方向に沿って拡散する傾向があった。ここで示したSiO_xNWsのリチウム化機構の包括的な理解はより良い性能を持つLIBsを得るためのSiO_xアノードをデザインする上で役立つ指針を与えるであろう。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： 計算機シミュレーション ,  分子動力学 ,  *酸化ケイ素 ,  *ナノワイヤ ,  *リチウムイオン電池 ,  電極材料 ,  プログラムパッケージ ,  膨張係数 ,  界面 ,  移動度 ,  応力分布 ,  酸化リチウム
準シソーラス用語： ReaxFF ,  *アノード材料【電池】 ,  *コアシェル粒子 ,  *ナノ結晶性シリコン ,  リチウム酸化物 ,  *リチウム挿入 ,  原子スケール ,  原子移動度 ,  原子論的シミュレーション ,  第一原理計算 ,  非晶質二酸化ケイ素 ,  *分子動力学シミュレーション

分類 (4件)： 塩基,金属酸化物  (CD01030Z) ,  一次電池  (YB04020Z) ,  数値計算  (JE02000J) ,  固-固界面  (CB12060M)

タイトルに関連する用語 (4件)： 分子動力学シミュレーション ,  酸化シリコン ,  ナノワイヤ ,  リチウム