Local atomic structures of amorphous electrode materials and charge-discharge mechanism

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01325
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Waseda University (2018-2019); Tohoku University (2017)
• Principal Investigator: Hirata Akihiko 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (90350488)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 健太郎 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (40582078) ; 赤木 和人 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (50313119) ; 谷村 誠 横浜国立大学, 機器分析評価センター, 准教授 (00381591)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 電子回折 / 電池用負極材料 / アモルファス / リバースモンテカルロ

Outline of Final Research Achievements

In this work, we developed some novel analytical techniques for amorphous materials based on our previous techniques and applied them to the structure analyses on amorphous electrodes of Li-ion batteries. As a result, it has become possible to obtain significant structural information which have not been obtained yet. Moreover, local structural information during charge-discharge process was also obtained by analyzing amorphous materials after the charge-discharge treatments. We will further obtain more information about the microscopic structures to understand the charge-discharge mechanism of Li-ion batteries.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年リチウムイオン電池等の2次電池は電気自動車への利用を念頭にさらなる大容量化が望まれてきているが、特に負極材の大容量化が必要となってきている。その候補としてシリコン系アモルファス物質等が挙げられるが、アモルファス物質の構造は周期性がなく大変複雑である。我々の研究では、このようなアモルファス物質の局所構造解析手法を開発し、アモルファス負極材に適用するだけでなく、実際にリチウムを充放電した材料の解析にも応用し、これまで得られなかった構造情報を得ることが可能となった。