リチウムイオン電池用酸素官能化黒鉛アノードにおける固体電解質界面形成のマルチスケールモデリング
Weiyi Cheng1,2, Qiu Lv1,2, Haojiang Yao3
1Chemistry and Chemical Engineering, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China.
Journal of chemical theory and computation
|January 12, 2026
まとめ
黒鉛アノードの表面官能化は、リチウムイオン電池における固体電解質界面（SEI）形成を加速する。この戦略は安定したSEI層を生成し、イオン伝導性と電池性能を向上させる。
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- 計算化学
背景:
- 固体電解質界面（SEI）はリチウムイオン電池（LIB）の性能にとって重要であるが、その形成は複雑である。
- SEIメカニズムの理解不足は、高性能LIBの合理的な設計を妨げている。
研究 の 目的:
- 黒鉛アノードにおけるSEI形成の原子論的メカニズムを解明すること。
- SEIの成長速度と特性に対する表面官能化の影響を調査すること。
主な方法:
- 統合マルチスケールシミュレーションフレームワーク：密度汎関数理論（DFT）および分子動力学（MD）。
- トポロジーマッピングされた反応テンプレートと物理情報に基づいた制約を持つREACTerプロトコル。
- 未処理および官能化（O、OH、O/OH終端）黒鉛アノードでのシミュレーション。
主要な成果:
- 官能化表面における3段階のSEI成長速度論（初期、遷移、定常状態）を特定した。
- OH終端表面は、薄く緻密な無機/有機複合SEI層を促進し、成分の溶解を抑制する。
- 最適化されたSEIは、イオン伝導性と良好な粘度を示す。
結論:
- 電極表面の官能化は、SEI形成を制御するための実行可能な戦略である。
- 高度な電池界面を設計するための基本原理を提供する。
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