概要
リチウムイオン二次電池の正極材料であるLiCoO2を採用してNEB法によるLiイオン拡散現象の解析を行うことにより、拡散過程におけるLiイオンの活性化エネルギーや構造変化を解析しました。
計算モデル
図1 LiCoO2の構造をインポート
Exabyte.ioのオンラインデータベース検索機能を使い、LiCoO2の構造をインポートしてモデルを作成しました。
Exabyte.ioのモデリング機能を使い、3 x 3 x 3 のスーパーセル（原子数：108）を作成しました。格子定数には、ユニットセルの格子定数最適化で求めた値を用いました。
図2 3 x 3 x 3 のスーパーセル（原子数：108）を作成
計算条件
表1 計算条件
| 第一原理計算ソフト | Quantum ESPRESSO |
| 交換相関汎関数 | GGA-PBE |
| 波動関数 カットオフ | 40 Ry |
| チャージ カットオフ | 200 Ry |
| k点分割 | 3 x 3 x 3 |
| 収束閾値 | 10^-6 Ry |
擬ポテンシャルには、Exabyte.ioがデフォルト設定しているものを用いました。
図3 計算設定
計算結果
QEを用いたNEB法でのLi拡散の経路を 図4 に、エネルギー曲線を 図5に示します。活性化エネルギーは0.64 eVとなりました。
図4 NEB 法における Li 拡散の経路 画像クリックでアニメーションとなります。
図5 NEB 法における Li 拡散の活性化エネルギー
