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J-GLOBAL ID：201902263786370589   整理番号：19A1802502

電池電解質の電気化学的安定性と界面構造への洞察のモデリング【JST・京大機械翻訳】

Modeling Insight into Battery Electrolyte Electrochemical Stability and Interfacial Structure

著者 (6件)： Borodin Oleg (Electrochemistry Branch, Sensors and Electron Devices Directorate, US Army Research Laboratory, Maryland, United States) ,  Ren Xiaoming (Electrochemistry Branch, Sensors and Electron Devices Directorate, US Army Research Laboratory, Maryland, United States) ,  Vatamanu Jenel (Electrochemistry Branch, Sensors and Electron Devices Directorate, US Army Research Laboratory, Maryland, United States) ,  von Wald Cresce Arthur (Electrochemistry Branch, Sensors and Electron Devices Directorate, US Army Research Laboratory, Maryland, United States) ,  Knap Jaroslaw (Simulation Sciences Branch, RDRL-CIH-C, US Army Research Laboratory, Maryland, United States) ,  Xu Kang (Electrochemistry Branch, Sensors and Electron Devices Directorate, US Army Research Laboratory, Maryland, United States)
資料名： Accounts of Chemical Research  (Accounts of Chemical Research)
巻： 50  号： 12  ページ： 2886-2894  発行年： 2017年 
JST資料番号： B0966A  ISSN： 0001-4842  CODEN： ACHRE4  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 結論:電気活性界面は電気化学を化学から区別し,電池,燃料電池,電気二重層キャパシタのような電気化学エネルギーデバイスを可能にする。電池において,電解質は電極界面において熱力学的に安定であるか,あるいは電子的に絶縁性であるがイオン伝導性界面を形成することによって速度論的に安定であるべきである。電極表面で優先的に還元または酸化するために共溶媒と犠牲添加物を加えることによる電解質の従来の最適化に加えて,電圧の関数としての局所電解質組成と構造の知識は,界面を操作し,電気化学デバイスの操作ウィンドウを拡大する基礎を構成する。本研究では,印加電位の関数として電解質二重層中の溶媒とイオン分配への分子スケールの洞察が電解質安定性の変化とその初期酸化と還元反応を予測できるかに焦点を当てた。分子動力学(MD)シミュレーションにおいて,高度に濃縮したリチウム水性および非水性電解質は,正電極表面と直接相互作用する溶媒分子を排除することが分かった。これは,高塩濃度での「遊離」溶媒の確立された簡単な除去に加えて電解質酸化安定性を拡張するための付加的機構を提供する。それらの化学構造に依存して,アニオンは電極電位の増加により正電極から優先的に吸着または脱着するように設計できることを示した。これにより,アニオン酸化の順序を決定し,分解のための犠牲アニオンを効果的に選択するための追加的な活用が得られた。高度に濃縮した水性電解質中でのMDシミュレーションにより予測したビス-(トリフルオロメタン)-スルホンイミド(TFSI)とトリフルオロメタンスルホナート(OTF)の逆電気収着挙動を表面増強赤外分光法により確認した。溶媒酸化と結合した陰極表面上の溶媒分子間のプロトン移動(H-移動)反応は,一般的なLiイオン電解質成分に対して普遍的であり,局所分子環境に依存することが分かった。代表的クラスタに関する量子化学(QC)計算は,酸化がH移動と結合するとき,炭酸塩,リン酸塩,スルホン,エーテルのような溶媒の大部分が著しく低い酸化電位を有するが,H移動なしでは,それらの酸化電位は電池動作電位を超えて良く存在することを示した。したがって,H-移動反応を考慮することなく,溶媒酸化限界のスクリーニングは,H-移動なしで酸化する不飽和官能基(C=Cなど)を含む溶媒を除いて,関連しない可能性がある。アノード上では,アニオンおよびフッ素化溶媒還元中のF移動反応およびLiF生成は,二重層中の塩および溶媒分配に依存して増強または減少し,還元分解および界面化学の順序を操作するための付加的ツールを与えた。実験的努力と組み合わせて,モデリング結果は,電極表面に近い望ましい成分を,酸化還元反応を容易にするか,または電極の電位から速度論的に遮蔽されるようにすることにより,相間組成制御の有望性を強調した。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 電力コンデンサ ,  速度論 ,  アニオン ,  リチウム ,  *モデリング ,  カソード ,  酸化 ,  *電気化学 ,  酸化還元反応 ,  燃料電池 ,  スルホン ,  *界面 ,  エーテル ,  シミュレーション ,  *電解質
準シソーラス用語： 二重層 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (2件)： 二次電池  (YB04030K) ,  電気化学反応  (CB07050F)

タイトルに関連する用語 (6件)： 電池 ,  電解質 ,  化学的安定性 ,  界面構造 ,  洞察 ,  モデリング