2019 Fiscal Year Annual Research Report
Atomic-scale characterization on lithium-ion battery electrodes by using vacuum electrochemical AFM
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17H02787
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
一井 崇 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30447908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇都宮 徹 京都大学, 工学研究科, 助教 (70734979)
橘田 晃宜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90586546)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / イオン液体 / リチウムイオン電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウムイオン蓄電池 (LIB) は近年幅広く用いられているが、そのさらなる用途の広がりとともに、高容量化・サイクル特性の向上・大電流化などの性能向上への要望は尽きない。また、安全性の向上も重要な課題である。イオン液体は高い電気化学安定性と難揮発性・難燃性という特徴を有し、新たなLIB電解液として期待されている。一方、イオン液体は難揮発性であるため、真空中で扱いが可能であるという特徴がある。われわれは、この特徴を生かした真空電気化学原子間力顕微鏡 (AFM) を独自に開発してきた。本課題では、これをLIB電極材料に適用し、その電解液/電極界面の高分解能構造分析により、電池開発への新たな知見を得ることを目的としている。
本年度は、イオン液体に加え、近年新たな電解液として注目を集めている超濃厚水溶液water-in-salt (WiSE) についても研究を行なった。WiSEは水分子のほとんどが溶質イオンに水和しており、自由な水分子がほとんど含まれず、溶媒分子を含まないイオン液体とは共通点が多い。その固液界面のAFM分析は、双方の知見を深める意味でも有用である。結果、WiSE中においても表面形状の原子分解能分析および界面溶媒和構造分析に成功した。また、LIB電極の一つであるチタン酸リチウム (Li4Ti5O12, LTO) とイオン液体電解液界面についての研究も進め、その界面溶媒和構造の可視化に初めて成功した。そのほか、昨年度開発したBimodal AFMについても大きな進展があり、vertical/lateral forceの液中同時計測に成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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