電池：リチウム過剰系電池材料における酸素軌道のトモグラフィー再構成

大型輸送車両や航空機の電化には、電極材料のエネルギー密度を高める新しい戦略が必要になる。アニオンレドックスの使用は、この野心的な目標を達成するアプローチの1つと考えられる。しかし、O²⁻/O⁻酸素レドックスパラダイムの妥当性に関しては疑問が残り、アニオン容量の起源に関して別の説明が提案されている。これは、レドックス反応に関与する電子軌道が標準的な実験によって測定できないからである。今回我々は、高エネルギーX線コンプトン測定と第一原理モデリングを併用して、可逆的かつ安定なアニオンレドックス反応の核心である電子軌道を画像化および可視化できる手法を示し、その特性と対称性を決定した。我々は、リチウムイオン濃度変化に伴うコンプトンプロファイルの差分変化は、電子波動関数の位相に敏感で、静電結合効果や共有結合効果の特徴を有することを見いだした。今回の研究結果は、リチウム過剰系電池の機構の描像を原子スケールでもたらすだけでなく、既存の電池材料の改良と新たな電池材料の設計への道筋を示唆するものである。

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