化学におけるクラスターとは公開noteのまとめ↑公開しているnote(電子書籍)の内容のまとめています。化学に関係する用語としてしばしばクラスターという用語を見かけます。当サイトのメインテーマでもあるリチウムイオン電池であったら、負極材のハードカーボン(難黒鉛化炭素)やソフトカーボン(易黒鉛化炭素)などの非晶質部(アモルファス)をもつ材料とクラスターは関係が深いです。充電時に「リチウムイオンがアモルファス部へ挿入され、そこでクラスターとして存在する」といった具合です。このように、クラスターという用語が使われますが、そもそも化学分野におけるクラスターとはどのような意味なのでしょうか?ここでは、クラスターに関する以下の内容について解説していきます。・リチウムイオン電池におけるクラスターとはというテーマで解説していきます。化学におけるクラスターの意味クラスターは「(ブドウなどの)房(ふさ)」「集団・集まり」といった意味を持ちます。ここから派生して、化学におけるクラスターとは「原子や分子が分子間相互作用によって固まった集合体」のことを指します。このクラスターにおける分子や原子の数の定義はあいまいですが、数個以上が固まっておりグループとしてみなせる物質にはこのクラスターという言葉が適用されます。クラスターに働く分子間相互作用としては、「クーロン力(静電気力)」「ファンデルワールス力」「水素結合」などさまざまです。クラスターを形成する物質として代表的なものには「水」「フラーレン(炭素)」などが挙げらえます。クーロン力・クーロンの法則とはリチウムイオン電池におけるクラスターとは先にも述べましたが、当サイトのメインテーマでもあるリチウムイオン電池であったら、負極材のハードカーボン(難黒鉛化炭素)やソフトカーボン(易黒鉛化炭素)などの非晶質部(アモルファス)をもつ材料とクラスターは関係が深いです。リチウムイオン電池の構成の概要は以下の通りです。リチウムイオン電池の充電時には、負極にLiイオンがインターカレーションされます。負極がソフトカーボンやハードカーボンである場合は、非晶質部(アモルファス)部があり、そこにLiイオンの状態でクラスターを形成しつつ、取り込まれると考えられています。以下のようなイメージです。グラファイト材料では、基本的にグラフェンの層間にのみ挿入されますが、ハードカーボンやソフトカーボンでは空隙部分にクラスターとしてLiイオンが存在できるため、比容量が大きくすることができます。反応時に入ったきり、出てこれないLiイオンも存在しやすく、不可逆容量は大きい傾向にあります。電池関連用語はこちらでまとめています(あいうえお順で分類)。計算問題を解いてみようTwitter始めました!サイトの記事や更新情報等つぶやいていきます。よろしければフォローのほどよろしくお願いいたします。Reserved.サイト内検索:。