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J-GLOBAL ID：201902286685454370   整理番号：19A2616877

Liイオン電池のSiアノードにおけるリチオ化と脱リチオ化経路の第一原理研究【JST・京大機械翻訳】

First-Principles Studies of the Lithiation and Delithiation Paths in Si Anodes in Li-Ion Batteries

著者 (3件)： Chan Kwai S. (Materials Engineering Department, Mechanical Engineering Division, Southwest Research Institute, Texas, United States) ,  Liang Wu-Wei (Materials Engineering Department, Mechanical Engineering Division, Southwest Research Institute, Texas, United States) ,  Chan Candace K. (Materials Science and Engineering School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University, Arizona, United States)
資料名： Journal of Physical Chemistry C  (Journal of Physical Chemistry C)
巻： 123  号： 37  ページ： 22775-22786  発行年： 2019年 
JST資料番号： W1877A  ISSN： 1932-7447  CODEN： JPCCCK  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： Siのリチオ化と非晶質リチウムケイ化物(a-Li_xSi)の生成を理解することは,次世代の高エネルギー密度リチウム電池のためのシリコンアノードの重要性のために,多くの研究の主題であった。実験研究は,2≦x≦3.75のa-Li_xSiがリチオ化と脱リチオ化の間のSiの相変態の顕著な相として現れることを示したが,しかし,計算研究はまだ解明されていない。本研究では,第一原理分子動力学計算を行い,Liイオン半電池におけるSiアノードのリチオ化と脱リチウム化に関連する種々の即時段階をシミュレートした。結晶状態と非晶質状態の両方について,関連するLi_xSi相とSiに対する形成エネルギーと単位胞体積を計算した。第一原理結果を用いてリチオ化と脱リチオ化経路を構築し,アノードの電圧,容量,およびセル体積の対応する変化を計算した。これらの結果は,多重経路がC-Li_15/4Siの脱リチオ化の間に可能であり,二相脱リチオ化場がLi_3Siの大きな非晶質化エネルギーとLi_9/4Siのサイト依存性非晶質化エネルギーによりa-Li_15/4Siとa-Li_9/4Siの間でエネルギー的に有利になることを示した。さらに,Li_15/4Si結晶格子中の48eサイトからのLi原子の除去中に大きな引張応力が発生した。これらの静水圧引張応力は開回路電位への変化を引き起こし,SiまたはLi_15Si_4の破壊をもたらし,x≒2.25におけるレッジ機構から二相機構へのリチオ化過程の変化の原因となる可能性がある。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： *リチウム ,  電池容量 ,  電圧 ,  引張応力 ,  計算 ,  アモルファス化 ,  電極電位 ,  *ケイ素 ,  *イオン ,  *リチオ化 ,  *アノード ,  非晶質 ,  計算機シミュレーション ,  *第一原理 ,  ケイ化物
準シソーラス用語： 単位格子 ,  *脱リチオ化 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (1件)： 二次電池  (YB04030K)

タイトルに関連する用語 (10件)： Li ,  イオン ,  電池 ,  Si ,  アノード ,  リチオ化 ,  脱リチオ化 ,  経路 ,  第一原理 ,  研究