抄録/ポイント:
抄録/ポイント
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四つの表面酸化状態(P_4O_1,P_4O_2,P_4O_3およびP_4O_4)における新しいタイプの二次元(2D)材料,ホスホレンオキシド(PO)を,第一原理法と分子動力学シミュレーションおよび陰的溶媒モデルを組み合わせることにより,密封Li-酸素電池の潜在的カソードとして評価した。開放Li空気電池と異なり,空気から酸素を取る必要がないので,システムを密封できる。シミュレーションは以下のことを明らかにした。(1)最大数のLi-O結合を形成することにより,Liは,-2.32から-3.72eVの範囲の大きな結合エネルギーと,LiからOへの約0.9eの電荷移動により,POsの表面上に強固に化学吸着される。(2)POs上のLiの拡散は,アームチェア方向に沿った障壁がジグザグ方向に沿ったものよりほぼ2倍高いので,強く異方的である。障壁は酸化の増加と共に0.2eVに劇的に減少し,高い拡散率を示した。(3)P_4O_4カソードでは,熱力学的に安定で,完全に放出された生成物は,Li:P:O=1:1:1の化学量論を有し,比容量570.56mAhg(-1),平均開回路電圧2.55V,エネルギー密度1457Whkg(-1)を達成した。エネルギー密度は,溶媒効果を考慮することによってさらに増加できる。より極性の環状エチレンカーボネート(EC)溶媒は,極性の低い線形1,2-ジメトキシエタン(DME)よりも大きなエネルギー密度増強をもたらす。(4)半導体から金属への遷移はLi吸着後のPO内で起こり,PO系電池の電気輸送を促進する。強いLi吸着,高い拡散率,および良好な伝導率の組合せは,将来の完全に密封されたLi-酸素電池のためのPOsの大きな候補となる。Copyright 2018 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST【JST・京大機械翻訳】