2023 Fiscal Year Final Research Report
operando experiment for investigating electronic state of the next generation battery electrode by the development of synchrotron radiation x-ray spectroscopy
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21H02053
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 大樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30425566)
石井 賢司 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (40343933)
魚住 孝幸 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80295724)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非弾性X線散乱 / 電気化学 / 放射光分光法 / 電池正極材料 / 配位子 / 遷移金属酸化物 |
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| Outline of Final Research Achievements |
The inelastic X-ray scattering spectrometer installed at BL-11XU, SPring-8 was modified into a surface sensitive spectrometer, and using an operando measurement cell with an all solid-state battery as a sample, Kβ2,5, a weak emission of 100 nm thin film electrode material, was successfully observed with reasonable (analyzable) intensity.
In pre-edge H-XAS, a change in high energy side (eg orbital) was observed for Li2MnO3, while a low energy side (t2g orbital)was observed for LiCoO2.
At Kβ2,5, only for Li2MnO3, changes were observed in the overall spectral intensity and in the high-energy side of the spectrum with charging and discharging process. We are now analyzing the spectra to explain the observed differences from the electronic structure point of view by using the newly developed theoretical calculation method.
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| Free Research Field |
物性物理
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
動作中電極の電子状態観測・制御は、全固体電池の他、様々に提案されている革新型電池の発展に欠かせない。本研究成果から電気化学反応下におけるアニオンの酸化還元の活性を支えている学理が構築される。これは、アニオンの酸化還元反応という新しい自由度を利用した新規二次電池創製へ指針を与え、アニオンとして酸素に注目すると、酸素発生反応の電極触媒の開発にも重要な知見となり、究極の二次電池といわれる金属-空気電池創製に繋がる。さらに、電池電極材料にとどまらず、軽元素を含む様々な材料デバイスのオペランド計測に応用すると、電子論に基づいたデバイス機能解析の道が拓けることが期待される。
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