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2013年7月12日 (金)

高品質リチウムイオン電池開発に新指針

平成25年7月10日
東北大学原子分子材料科学
高等研究機構(AIMR)
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構
(AIMR)のダニエル・パックウッド助教、
白木将講師、一杉太郎准教授の研究グループ
は、リチウムイオン電池の正極材料として
知られるマンガン酸リチウム薄膜を合成
する際に、薄膜中のリチウムが欠損する
メカニズムを数学的に解明しました。
 
 リチウムの欠損は、導入した酸素分子
によって、軽い元素であるリチウム原子が
強く散乱されるために起こっていました。
 
 この成果は、不純物の少ない高品質な
薄膜を合成し、リチウムイオン電池や
機能性酸化物を用いた高性能デバイスの
開発に大きく道を拓くものです。
 
 マンガン酸リチウム(LiMn2O4)は、
その化学式が表す通り、薄膜中のリチウム:
マンガン:酸素の比率が 1:2:4 に
なるのが理想ですが、薄膜合成中に
リチウムの欠損が起こるため、高品質の
薄膜合成が難しく、欠損メカニズムの
解析方法の確立が求められていました。
 
 研究グループは、高度な薄膜合成技術
による詳細な原子数比解析と、数学との
連携による衝突・散乱モデルの開発により、
酸素分子との衝突によるリチウム原子欠損
のメカニズムを解明し、リチウムと
遷移金属を含む材料において、高品質薄膜
を合成する指針を確立しました。
 
 本研究成果は、2013 年7月12日に
「Physical Review Letters」の
オンライン速報版で公開されます。
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>マンガン酸リチウム薄膜を合成
>する際に、薄膜中のリチウムが欠損する
>メカニズムを数学的に解明しました。
 
 素晴らしい。
 定量化出来ることが重要です。
 
>今回導出した数学モデルは、確率過程
>により、高エネルギーの原子が他の原子
>と衝突し、熱平衡状態に至る過程を
>解析することができます。
 
>この熱平衡の問題は、これまで主に
>ボルツマン方程式*2を用いて
>古くから研究されてきましたが、
>それに代わる新たなモデルとしても
>期待されます。
 
 いろいろ応用が出来そうです。
 期待したい。

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