2015 Fiscal Year Annual Research Report
コンプトン散乱測定を利用したＬｉ元素の非破壊定量分析法の開発
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24750065
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
鈴木 宏輔 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (90580506)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 正極 / 電子構造 / コンプトン散乱 / コンプトンプロファイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、本申請課題で開発を進めているコンプトンプロファイルのラインシェイプを用いたリチウム濃度定量法を、市販のコイン型リチウムイオン一次電池に適用した。リチウムイオン一次電池を15.57時間かけて放電させながら、入射X線を電池の高さ方向に繰り返し走査し、コンプトンプロファイルの測定を行った。得られたコンプトンプロファイルにそのラインシェイプの変化を数値化するパラメータ（Sパラメータ)を適用した。その結果、放電が進むにつれて正極内のセパレータに近い部分からSパラメータの高い領域が広がっていくことが観測され、それに伴いセパレータの位置が変化することが分かった。これは、放電によりLiイオンが負極から正極内に拡散していき、セパレータに近い部分からリチウム化合物が形成されることで正極材料の体積膨張が引き起こされたと考えられる。この正極材料の体積膨張によりセパレータの位置が変化したことが示唆される。放電開始直後と測定終了時のコンプトンプロファイルを調べたところ、リチウム化合物の生成を支持する結果が得られた。そこで、昨年度実証したSパラメータとリチウム濃度との検量線を用いて、放電過程におけるリチウム濃度の変化を調べた結果、おおよそ16時間の放電時間でSパラメータが6%変化し、MnO2正極内でLi0.75MnO2が形成されることを見出した。本成果により論文発表およびプレスリリースを行った。
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[Journal Article] Non-Destructive Measurement of In-Operando Lithium Concentration in Batteries Via X-Ray Compton Scattering2016
Author(s)
K.Suzuki, B.Barbiellini, Y.Orikasa, S.Kaprzyk, M.Itou, K.Yamamoto, Y.J.Wang, H.Hafiz, Y.Uchimoto, A.Bansil, Y.Sakurai, and H.Sakurai
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Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 119
Pages: 025103-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Extracting the Redox Orbitals in Li Battery Materials with High-Resolution X-Ray Compton Scattering Spectroscopy2015
Author(s)
K.Suzuki, B.Barbiellini, Y.Orikasa, N.Go, H.Sakurai, S.Kaprzyk, M.Itou, K.Yamamoto, Y.Uchimoto, Y.J.Wang, H.Hafiz, A.Bansil, and Y.Sakurai
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 114
Pages: 087401-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Non-Destructive Measurement of in-operando Lithium Concentration in Batteries via X-Ray Compton Scattering2016
Author(s)
H.Hafiz, K.Suzuki, B.Barbiellini, Y.Orikasa, S.Kaprzyk, M.Itou, K.Yamamoto, Y.J.Wang, Y.Uchimoto, A.Bansil, Y.Sakurai, and H.Sakurai
Organizer
The American Physical Society March Meeting2016
Place of Presentation
Maryland, USA
Year and Date
2016-03-14 – 2016-03-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrode and Electrochemical Reactions Observed by Compton Scattering Spectroscopy2016
Author(s)
K.Suzuki, B.Barbiellini, Y.Orikasa, T.Ishikawa, A.Suzuki, R.Yamada, H.Sakurai, S. Kaprzyk, M.Itou, K.Yamamoto, Y.J.Wang, H.Hafiz, H.Yamashige, Y.Uchimoto, A.Bansil, and Y.Sakurai
Organizer
Energy Materials Nanotechnology on Batteries
Place of Presentation
Florida, USA
Year and Date
2016-02-21 – 2016-02-25
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Non-Destructive Measurement of in-operando Lithium Concentration in Batteries via X-ray Compton scattering2015
Author(s)
K. Suzuki, B. Barbiellini, Y. Orikasa, S. Kaprzyk, M. Itou, K. Yamamoto, Yung Juni Wang, H. Hafiz, Y. Uchimoto, A. Bansil, Y. Sakurai, and H. Sakurai
Organizer
The 9th International Conference on Inelastic X-ray Scattering
Place of Presentation
Hsinchu, Taiwan
Year and Date
2015-11-22 – 2015-11-26
Int'l Joint Research
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