Operando quantum-state sensing for sodium-ion rechargeable battery

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05519
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Suzuki Kosuke 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (90580506)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: コンプトン散乱 / 高エネルギーX線 / 電極材料 / 電子状態

Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop electronic structure analysis for electrode materials using the high-energy Compton scattering technique and to apply it to Na3Bi of sodium-ion battery material. With the development of analysis techniques, we visualized the non-bonding O 2p orbital of lithium-rich cathode material. Moreover, by applying the Compton scattering technique to the practical 18650-type lithium-ion battery, we non-destructively observe inhomogeneous lithium reactions. Then the Compton scattering technique observes the change in the electronic structure of Na3Bi with increasing Na ions.

Free Research Field

放射光計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義や社会的意義は、高容量な電極材料の設計指針が得られることと、最適な実電池の設計指針が得られることである。本研究により明らかになったリチウム過剰系正極材料の電子状態から、遷移金属の3d軌道の変化、ならびに、酸化還元軌道の分布をディスクリプタとする電極材料設計指針になり得ると考えている。さらに本研究で得られたリチウム反応パターンの最適化により高性能なリチウムイオン実電池の開発が可能になると考えている。