物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点グループリーダーの館山佳尚氏の研究グループは、富士フイルム株式会社と共同で、京コンピュータ上で化学反応シミュレーションを実行し、リチウムイオン電池の性能と安全性の鍵となる電解液の還元分解および電解液と電極の界面における被膜形成の反応機構を分子レベルで明らかにすることに成功した。
高精度な計算が可能な第一原理分子動力学法と液体中の化学反応の自由エネルギー計算手法を融合させた計算技術を世界で初めてリチウムイオン電池に適用することにより、リチウムイオン電池の典型的な電解液材料であるエチレンカーボネート（EC）と添加剤としてよく用いられるビニレンカーボネート（VC）の還元分解過程と、SEI膜の素材となる重合過程を分子レベルで明らかにした。
これらの反応機構は添加剤によりSEI膜の性能と安全性がなぜ向上するのかという原理も示すものとなっている。また、一般のスーパーコンピュータでは実施が困難だったが、京コンピュータを利用することにより高精度な化学反応シミュレーションを短期間で実行することができた。
本研究成果は、いまだに謎が多いリチウムイオン電池の電解液分解とSEI膜形成過程の理解を増進し、高機能なSEI膜の設計・開発を促進すると考えられる。またさらなる京コンピュータ上での高精度化学反応シミュレーションの実行により、大型リチウムイオン電池などに必要な高性能かつ高安全性をもたらす新しい電解液や添加剤の計算機材料設計が今後急速に進められることが期待される。
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