R-12
2019

NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃におけるNaイオン伝導機構の解明

Na₃V₂(PO₄)₃（NVP）は高効率Naイオン二次電池用電極材料として期待されて
いる。しかしながら、結晶構造とNaイオン伝導率の相関およびNaイオン拡散
機構は未知である。

理論計算を用いて、結晶構造とNaイオン伝導の相関を系統的に解析した。
⇒ 組成：Na₃V₂(PO₄)₃；温度：273~1273K
⇒ 結晶構造：NASICON型a相（単斜晶）とγ相（菱面体晶）

・	α相からNa配置が無秩序化することによりγ相へ相転移する。
・	γ相の方がα相よりNaイオン伝導率が高く、Naイオンが動きやすい。
・	Naイオンは、三次元的にNa空孔を介してNa2→Na1→Na2サイトで協調的に伝導することが明らかになった。

計算方法：古典論分子動力学（MD）法、2万原子以上のスーパーセル

NVPの結晶構造（球の白い部分は空孔の占有率）

Naイオン拡散係数Dと温度Tの相関

γ-NVP中のNaイオン累積密度（左）
Naイオン拡散機構の模式図（右）

Naイオン二次電池の実用化

持続可能エネルギー技術用蓄電など

新時代の扉を開く革新的・材料開発／解析技術