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ナノ電位計測手法を用いた固体電解質中の非平衡電荷領域の計測

研究課題

研究課題/領域番号 17K18347
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 デバイス関連化学
複合材料・表界面工学
研究機関筑波大学 (2018)
国立研究開発法人物質・材料研究機構 (2017)

研究代表者

増田 秀樹  筑波大学, 数理物質系, 助教 (10707996)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード電位計測 / リチウム計測 / 固体電解質 / ケルビンプローブ / ToF-SIMS / リチウムイオン二次電池 / ケルビンプローブフォース顕微鏡 / 複合材料・物性 / 走査プローブ顕微鏡
研究成果の概要

全固体型リチウムイオン電池の課題である低出力密度の要因のひとつとして、電極-電解質界面での高いイオン伝導抵抗が挙げられる。この抵抗には、界面に形成する空間電荷層が関与していると考えられる。本研究ではこの界面近傍の電位とリチウム量を断面計測する新しい表面分析手法を手法を開発し空間電荷層の知見を得ることを目的とした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、全固体リチウムイオン二次電池の複合正極材料において、充放電前後での電位やリチウム分布の変化をナノスケールで可視化することに成功しました。全固体リチウムイオン二次電池の実用化に向けて壁になっていた、電極と電解質の界面における高い抵抗の原因解明につながると期待されます。本研究の手法は、多くの全固体リチウムイオン二次電池の評価へ応用可能です。また、電池の高性能化に向けた界面設計のみならず、電池劣化要因の解析など、様々な電池解析技術への応用が期待されます。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] 球状黒鉛鋳鉄中の介在物硬度測定2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda and Daisuke Fujita
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 57 号: 12 ページ: 599-599

    • DOI

      10.2320/materia.57.599

    • NAID

      130007538984

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ToF-SIMS内その場充放電による全固体電池中のリチウム分布計測2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda, Nobuyuki Ishida, Yoichiro Ogata, Daigo Ito, and Daisuke Fujita
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 57 号: 12 ページ: 600-600

    • DOI

      10.2320/materia.57.600

    • NAID

      130007538982

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ visualization of Li concentration in all-solid-state lithium ion batteries using time-of-flight secondary ion mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda, Nobuyuki Ishida, Yoichiro Ogata, Daigo Ito, and Daisuke Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 400 ページ: 527-532

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2018.08.040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡による電位分布の動的観察 : 全固体リチウムイオン電池の評価2019

    • 著者名/発表者名
      石田暢之、増田秀樹、藤田大介
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多機能走査型プローブ顕微鏡による鋳鉄中の球状黒鉛の解析2018

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹
    • 学会等名
      第22回関西鋳造懇話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 全固体電池断面における電位・リチウム分析のオペランド計測2018

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹
    • 学会等名
      第130回先端計測オープンセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気非暴露CP解析事例 全固体LIBの断面化処理とオペランド解析事例2018

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹、石田暢之
    • 学会等名
      第5回電池材料解析WS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SPM解析事例 断面KPFMによる全固体LIBの解析2018

    • 著者名/発表者名
      石田暢之、増田秀樹
    • 学会等名
      第5回電池材料解析WS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Operando Visualization of Li Distribution and Electrical Potential Distribution in All-Solid-State LIB2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda、N. Ishida, Y. Ogata, D. Ito, D. Fujita
    • 学会等名
      Joint Symposium on MI and AMC
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 走査型ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いた全固体型リチウムイオン電池の内部電位分布のオペランド断面計測2017

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹
    • 学会等名
      先端計測オープンセミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いた全固体型リチウムイオン電池の内部電位計測2017

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹
    • 学会等名
      平成29年度第一回かけはし研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] harging-induced Changes in Li Distribution at Cathode Composite Electrode of All-solid-state Li-ion Batteries Visualized by Cross-sectional Operando Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda, Nobuyuki Ishida, Yoichiro Ogata, Daigo Ito, and Daisuke Fujita
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 全固体型LIBの断面におけるLi分布変化計測2017

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹、石田暢之、小形曜一郎、伊藤大悟、藤田大介
    • 学会等名
      第58回電池討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 断面KPFMを用いた全固体LIBのその場電位計測2017

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹
    • 学会等名
      第4回電池材料解析WS
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SPM解析事例:断面KPFMによる全固体LIBの解析2017

    • 著者名/発表者名
      増田秀樹、石田暢之
    • 学会等名
      第4回電池材料解析WS
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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