【研究】東京大学：リチウム金属電池の保護膜形成を原子レベルで解析、機械学習で電解液の分解反応を可視化

東京大学大学院工学系研究科の山田淳夫教授、竹中規雄特任講師らの研究グループは、リチウム金属電池の電極表面に形成される保護膜「固体電解質界面（SEI）」の初期形成過程を、原子レベルで解析する手法を開発した。第一原理計算の結果を学習した機械学習力場と分子動力学シミュレーションを組み合わせ、約4,000原子からなるリチウム金属と電解液の界面モデルを計算。従来の計算手法では難しかった規模で、電解液の分解から保護膜の形成までを追跡した。

研究では、計算中に生じる原子間結合の生成と切断を自動検出する反応解析手法も開発した。電解液成分の違いによって分解経路や保護膜の組成が変わることを確認し、LiFSIと炭酸エチレン（EC）からなる高濃度電解液では、リチウム金属表面近くに酸化リチウム（Li2O）、外側にフッ化リチウム（LiF）が分布する傾向を示した。実験で報告された膜構造と整合する結果で、電解液や電極界面の設計への応用を見込む。成果は学術誌「npj Computational Materials」に掲載された。

【出典】
▷リチウム金属電池の保護膜形成をシミュレーションで可視化―原子レベルで解き明かした保護膜形成メカニズム―
※本記事は一次情報をもとに生成AIを活用した要約です。詳細は公表資料をご確認ください。
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