2018 Fiscal Year Annual Research Report
in situ observation of electrolyte/electrode interface of electrochemical systems by sum-frequency generation vibrational spectroscopy
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16K21030
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩橋 崇 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (30402423)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気二重層 / 電極界面 / 電気化学 / 和周波発生振動分光 / SFG / in situ計測 / Liイオン電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電極/電解液界面は電気化学反応場を構築する重要なナノ領域であり、当該界面のイオン吸着・脱離・反応挙動が系の電気化学特性を支配する。しかし、in situ計測技術の制約から実際の電池の充放電時における電極/電解液界面の微視的役割の理解は不十分であった。本研究は表面敏感な振動分光である赤外-可視和周波発生振動分光（SFG）にて、電極/電解液界面構造の新規in situ計測手法を確立し、電池の充放電時における電極/電解液界面の微視的挙動の解明を図る。30年度は当初の計画通り(1)実用電極/電解液界面のin situ電気化学SFG測定技術の確立を行った。また、(2) Liイオン電池構造を模した系のin situ SFG測定も試み、以下のような成果を得た。
(1) カーボン電極/電解液界面からのSFシグナルを観測した。
(2) 白金電極表面におけるイオン吸着・脱離挙動の電位依存性が相関固体電解質（SEI）形成の有無により大きく変化することを明らかとした。
上記(1)では29年度までの成果である白金電極蒸着技術をW電熱線に直接白金線を巻いて通電加熱する方法から白金を入れた炭素ルツボをW電熱線にて通電加熱する方法に変更することで再現性向上に成功した。こちらにグラファイト含有高分子薄膜を製膜してカーボン電極を作成し、カーボン電極/電解液界面からのSFシグナルの観測に成功したが、カーボン電極成膜条件の制御が難しいためデータの再現性が低く、より再現性の高いカーボン電極成膜技術の検討を要する。また、上記(2)では白金電極表面においてSEI未形成時は電位に応じたイオン吸着・脱離挙動が観測されたが、SEI形成後はイオン吸着・脱離挙動が大きく制限される可能性を見出した。これはLiイオン電池におけるSEIの役割を検討する上で重要な知見と考えられる。なお、現在上記(2)の論文執筆の準備を行っている。
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Research Products
(11 results)
