2023 Fiscal Year Annual Research Report
オペランドTOF-ERDA法を用いた軽元素深さ分布の直接観測
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
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| Project/Area Number |
22H04617
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
間嶋 拓也 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50515038)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | TOF-ERDA / ERDA / イオンビーム分析 / リチウムイオン電池 / 全固体電池 / 薄膜電池 / 水素分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、全固体リチウムイオン電池を含む蓄電固体材料の電極・固体電解質界面における特異なイオン輸送特性およびイオン蓄積挙動のメカニズムを理解することを目的に、弾性反跳粒子検出（ERDA）法を用いた実験研究を行った。ERDA法はMeVイオンビームを用いた分析手法のひとつであり、水素やリチウムなどの軽元素の濃度分布を直接的に分析できる手法である。本新学術領域研究の第１期の公募研究において、元素弁別された深さ分布をさらに高い分解能で得るため、飛行時間型（TOF-）ERDA測定のための新たな分析システムを構築した。本分析システムを用いた測定条件の最適化や装置の改良を進めつつ、各種の蓄電固体材料に対する測定を実施した。本年度は、本新学術領域研究で共通的に測定が進められている薄膜標準電池（Pt/LCO/LATP/FMO/Pt/Au）のTOF-ERDA測定を進め、最初に測定を行ったCuイオン入射の他に、比較のためSiおよびAgイオン入射による測定を行った。これにより、測定精度や感度が入射イオン種に対してどのように変化するか確認した。さらにその際、異なるイオン種の入射による照射損傷の影響を考慮するため、シミュレーションによってはじき出し損傷量を評価し、それを考慮した解析を進めた。また新たな測定対象として、Cu/LPO電極界面でのLi濃度分布のオペランド測定に成功し、界面におけるLiPONの分解反応について新たな知見を得た。本結果は英文誌で掲載済みである。また、以前から行っている通常のERDA測定による遷移金属酸化物薄膜試料中の水素濃度の測定についても、SrFeOyの結晶軸の配向に対する依存性や、LaSrNiO4に対する測定を進め、英文誌で結果を公表した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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