リチウム充填ガーネットのH_2OおよびCO_2表面汚染【JST・京大機械翻訳】

Li Yuheng; Prabhu Asmee M.; Choksi Tej S.; Canepa Pieremanuele

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202213967722128 整理番号：22P0278508

リチウム充填ガーネットのH_2OおよびCO_2表面汚染【JST・京大機械翻訳】

H$_2$O and CO$_2$ Surface Contamination of the Lithium-Stuffed Garnet

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発行年： 2022年01月23日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年01月23日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

複雑な酸化物上のユビキタス分子の反応性の理解は,エネルギー応用と触媒作用に広い影響を与える。ガーネット型Li_7La_3Zr_2O_12は,リチウム(Li)イオン電池用の有望な固体電解質であり,周囲空気に曝露したとき,H_2OとCO_2と容易に反応する。このような反応は電池操作に有害なLi_7La_3Zr_2O_12上に汚染層を形成する。しかし,Li_7La_3Zr_2O_12とH_2O及びCO_2との強い相互作用は,Li_7La_3Zr_2O_12をH_2O解離及びCO_2吸着を触媒する有望な担体にした。ここでは,第一原理計算を用いて,Li_7La_3Zr_2O_12表面上のH_2OとCO_2の吸着と反応を調べた。H_2OはプロトンとLi ̄+の交換を通して反応し,金属水酸化物種を生成することを示した。高いH_2O被覆率では,H_2O分子の半分は解離するが,他の半分は無傷のままである。CO_2はLi_7La_3Zr_2O_12表面と直接反応して炭酸塩種を生成した。H_2OとCO_2のLi_7La_3Zr_2O_12との個々の反応は,H_2OとCO_2の共吸着よりも熱力学的に有利であることを明らかにした。最後に,低温と高分圧がH_2OとCO_2のLi_7La_3Zr_2O_12との反応を促進することを示した。Li_7La_3Zr_2O_12のエネルギー貯蔵応用のために,本研究は表面汚染を最小化するための加工条件を導いた。触媒作用の観点から,著者らの知見は,H_2O解離と強いCO_2吸着を必要とする反応のための担体としてLi_7La_3Zr_2O_12のような複合酸化物の使用の可能性を明らかにした。【JST・京大機械翻訳】

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二次電池

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