2010 Fiscal Year Annual Research Report
リチウムイオン電池材料の表面・界面の原子・電子レベル解析
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22360279
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
香山 正憲 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上席研究員 (60344157)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 泰 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 研究員 (30357983)
吉川 純 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20435754)
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| Keywords | 表面・界面物性 / 電子顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / 第一原理計算 / リチウムイオン電池 / 電極材料 / 電子線エネルギー損失分光 |
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| Research Abstract |
表面科学的研究では、走査プローブ顕微鏡(SPM)による観察に適した電極材料の試料作成手法の開発を行った。具体的にはリチウム二次電池負極に用いられるスピネル型チタン酸リチウム(Li_4Ti_5O_<12>)のSPM観察に適した結晶表面の作成法を検討した。その結果、二酸化チタン単結晶の表面にチタン酸リチウムの結晶を成長させる事で、原子レベルで平坦なLi_4Ti_5O_<12>結晶表面の作成に成功し、AFMによる詳細な表面観察が行える事を明らかにした。また、この過程で、生成結晶の詳細な電子顕微鏡観察、電子線エネルギー損失スペクトル(EELS)の観察も行い、この電極材料に電顕観察が有用であることを確認した。第一原理計算では、典型的な正極材料であるLiCoO_2について、原子・電子構造とEELSスペクトルの第一原理計算をQMASコードで行った。Co3d電子間の相互作用をDFT+Uで扱うことで、実験と合致する結果が得られることを確認した。類似の構造を持つLiNiO_2やLiMhO_2に関しても同様の計算を行い、実験とreasonableな結果が得られた。一方、実験で扱っているLi_4Ti_50_<12>について、同組成を再現するセルモデルを作成し、原子・電子構造とEELSスペクトルの計算を試みた。得られた結果は、上記のEELS観察の結果とreasonableであった。
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