Operando quantum-state sensing for sodium-ion rechargeable battery

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05519
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 鈴木 宏輔 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (90580506)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: コンプトン散乱 / コンプトンプロファイル

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、今後、コンプトン散乱を用いた分析法をより実用に近いナトリウムイオン電池などへ適用することを視野に入れ、これまでコイン型セルを用いて行っていたコンプトン散乱実験を円筒型セルに適用した。本研究では、新品セルと劣化セルの2種類を用意し、それぞれのセルで満充電状態と完全放電状態での反応分布を比較した。その結果、セル外部では新品セルと劣化セルで大きな違いは観測されなかったが、セル内部では、両セルの結果に明らかな違いが観測された。これは、セル内部で熱が滞留を示唆する。本研究により、コイン型セルのみならず円筒型セルにも本実験手法が適用できることを示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2019年度は、当初の計画通り真空チャンバーの作製を行い、実験環境を整えることができた。また、試料の作製を開始した。今後本手法をより実用に近いナトリウムイオン電池へ適用することを視野に入れ、円筒型セルを用いたコンプトン散乱実験を行い、新品セルと劣化セルとで内部の反応が異なることを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

今後は、引き続き様々なナトリウム濃度のNa3Bi試料を作製し、真空チャンバーを用いてコンプトン散乱実験を行うことを考えている。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、国際会議の航空券を想定より安く購入できたことによるものである。
次年度は、実験のための旅費の一部として使用する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Northeastern University/Carnegie Mellon University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Northeastern University/Carnegie Mellon University
• [Int'l Joint Research] LUT University/Akkurate Oy/University of Helsinki(フィンランド)
  • Country Name: FINLAND
  • Counterpart Institution: LUT University/Akkurate Oy/University of Helsinki
• [Int'l Joint Research] AGH University of Science and Technology(ポーランド)
  • Country Name: POLAND
  • Counterpart Institution: AGH University of Science and Technology
• [Journal Article] High-Energy X-Ray Compton Scattering Imaging of 18650-type Lithium-ion Battery Cell (2019)
  • Author(s): K. Suzuki, A.-P. Honkanen, N. Tsuji, K. Jalkanen, J. Koskinen, H. Morimoto, D. Hiramoto, A. Terasaka, H. Hafiz, Y. Sakurai, M. Kanninen, S. Huotari, A. Bansil, H. Sakurai and B. Barbiellini
  • Journal Title: Condensed Matter Volume: 4 Pages: 66
  • DOI: 10.3390/condmat4030066
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of ferrimagnetic orbitals preventing spinel degradation by charge ordering in LixMn2O4 (2019)
  • Author(s): H. Hafiz, K. Suzuki, B. Barbiellini, Y. Orikasa, S. Kaprzyk, N. Tsuji, K. Yamamoto, A. Terasaka, K. Hoshi, Y. Uchimoto, Y. Sakurai, H. Sakurai and A. Bansil
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 100 Pages: 205104
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.100.205104
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Non-destructive Visualizing of Lithium State in the Real Batteries using Compton Scattering Imaging (2019)
  • Author(s): K. suzuki
  • Organizer: Materials Research Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantum Characterization for Functional Materials using High-Energy X-ray Compton Scattering (2019)
  • Author(s): K. Suzuki
  • Organizer: The 10th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] High-Energy X-ray Compton Scattering for Non-destructive and Quantum Characterization in Batteries (2019)
  • Author(s): K. Suzuki, H. Sakurai, N. Tsuji, Y. Sakurai, Y. Orikasa, Y. Uchimoto, H. Hafiz, B. Barbiellini and A. Bansil
  • Organizer: The 11th International Conference on Inelastic X-ray Scattering
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 磁気コンプトンプロファイルによるLixMn2O4の磁気構造 (2019)
  • Author(s): 鈴木宏輔, H. Hafiz, B. Barbiellini, 折笠有基, K. Stanislas, 辻成希, 山本健太郎, 星和志, 内本喜晴, 櫻井吉晴, A. Bansil, 櫻井浩
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Book] リチウムイオン電池の分析 解析と評価技術（高エネルギーX線コンプトン散乱法を用いたリチウム二次電池電極内部の非破壊分析） (2019)
  • Author(s): （分担執筆）鈴木宏輔, 櫻井浩
  • Total Pages: 400
  • Publisher: 株式会社科学技術協会
  • ISBN: 978-4-86104-770-1