| 研究課題/領域番号 |
18H03709
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
山田 悟史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (90425603)
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| 研究分担者 |
細畠 拓也 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (00733411)
日野 正裕 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (70314292)
菅野 了次 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特命教授 (90135426)
藤原 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90552175)
米村 雅雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (60400602)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
2020年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2019年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2018年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
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| キーワード | 表面・界面 / 中性子 / ナノ構造 / 全固体リチウムイオン電池 / オペランド計測 / 中性子反射率法 / 全固体電池 / 集光ミラー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在、ノートパソコンやスマートフォンなどのモバイル端末には、軽量かつ大容量のリチウムイオン電池が広く用いられている。そして、現在着目されているのは電解液を無くすことによって、その安全性や電力密度をさらに高めた全固定型のリチウムイオン電池である。
本研究はリチウムに敏感かつ透過力の高い中性子線を用いて特に充放電中の電極界面におけるリチウムイオンの分布を評価する「多入射中性子反射率法」を開発し、動作環境下においてリチウムが移動する様子を非破壊かつリアルタイムで捉え、電池性能との関連を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
中性子反射率法は表面・界面の計測手法の一種で、軽元素に対して敏感であること、埋もれた界面を評価できることなどの特長を生かしてリチウムイオン電池の評価に用いられてきた。本研究ではこれをさらに発展させ、異なる角度で同時にビームを入射する「多入射中性子反射率法」（MI-NR法）を開発することにより、高い空間分解能で時分割測定を実現すると共に、それを用いて全固体リチウムイオン電池を「充放電下でオペランド計測」することを目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
MI-NR法の実現に必要なディスクチョッパー、集光ガイド管、仮想光源スリット、精密集光ミラー、検出器などの開発を行い、試料位置において異なる角度でビームを入射することに成功した。中性子を周期的に止めるディスクチョッパーの遮へい材の不具合により、残念ながらMI-NR法を実際に用いることはできなかったが、中性子反射率法で評価可能な薄膜型全固体電池と測定環境を整え、通常の反射率法にて充放電による界面層の変化を評価することに成功した。ディスクチョッパーは近々修理予定であり、これが実現すれば電池界面の評価に限らず、様々な測定対象において高分解能での経時変化測定が可能になる。
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