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• カーボンニュートラル実现に必须である次世代电池のシミュレーターを开発
• 活物质粒子の膨张?収缩と全固体电池の内部现象を统合的に评価
• 全固体电池の早期実用化や顿齿技术を基盘としたデバイス开発に期待

电気自动车や再生可能エネルギーの全世界的な利用普及には、高性能?安全?长寿命な电池の开発が必要不可欠です。全固体电池は、液体の电解质を用いないため、液漏れや発火のリスクがなく、容量も大きく、次世代电池として期待されています。しかしながら、电気を蓄える活物质が充电时に体积膨张を起こしてしまうため（シリコンの场合で最大300%）、性能低下が起きやすく、寿命が短いという课题があります。また、粒子の膨张と収缩に伴い、电池内部の构造が剧的に変化し続けてしまうため、どのように性能が低下していくのか、どうすれば寿命が延ばせるのかが、十分にわかっていませんでした。

今回、全固体电池の内部机构を解明するシミュレーターが开発されました。このシミュレーターでは、充电?放电に伴う活物质の膨张と収缩から、それに伴う电池全体の内部构造変化、电池としての性能変化やその要因までを详细に可视化できます。

九州大学大学院工学研究院の宗 マグヌス 学術研究員/特任助教、井上 元 教授らの研究グループは、個々の粒子すべてに働く力を解析する技術と、電気化学反応を電位場や濃度場から計算する技術を組み合わせました。これにより、電池製造時の機械的な力から、粒子膨張に伴う内部構造変化、さらに電池の劣化までを統合的に再現できるようになりました。

今回のシミュレーターのように、粒子の动的な変形と电気化学反応计算を连成させた例は世界的にありません。このシミュレーターと、それにより得られる种々の计算结果は、全固体电池の高性能化と早期実用化に大きく贡献することが期待されます。

本研究成果は、Wiley社の国際誌「Advanced Functional Materials」に2025年2月9日（日）に掲載されました。

掲載誌：Advanced Functional Materials
タイトル：Role of Pressure and Expansion on the Degradation in Solid-State Silicon Batteries: Implementing Electrochemistry in Particle Dynamics
著者名：Magnus So, Takeru Yano, Agnesia Permatasari, Van Lap Nguyen, Gen Inoue*
顿翱滨：

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