| 研究課題/領域番号 |
20H02853
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2021-2023)
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2020) |
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研究代表者 |
堀場 弘司 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (10415292)
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| 研究分担者 |
北村 未歩 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 併任 (00783581)
細野 英司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80462852)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 軟X線吸収分光 / 軟X線顕微分光 / 転換可視蛍光収量 / Liイオン電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Liイオン電池等の蓄エネルギーシステムは、固体電極活物質内へのイオンの空間的移動を動作原理とするため、物質中におけるLiイオンの空間的挙動を解明することは非常に重要である。しかしLi元素における唯一のX線吸収端である50 eV付近の極低エネルギー軟X線は物質への透過力が非常に小さいため、通常の軟X線顕微分光の適用が困難であった。そこで本研究では、反射型集光素子や転換可視蛍光収量法などの新しい要素技術を適用して、極低エネルギー軟X線領域でも利用可能な走査型透過軟X線顕微鏡を開発し、Liイオン電池等におけるLiイオン化学状態のナノスケール空間分布の可視化を目指す。
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| 研究成果の概要 |
Liイオン二次電池は、マルチスケールの複雑な構造を持ち、その性能向上には各階層の挙動の解明が必要であるが、Liイオンの挙動理解が進んでいない。Liは観測が困難な元素であり、その化学状態をナノスケールで観察する新手法が求められている。本研究は、反射型集光素子と新しい透過軟X線検出法を組み合わせた装置を開発し、LiイオンのX線吸収端エネルギーでの利用を可能とすることを目的とする。成果として、K-Bミラーにより低エネルギー軟X線を10マイクロメートルに集光することを達成し、また開発した転換可視蛍光収量法よりLi K吸収端の透過軟X線吸収スペクトルの測定に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、反射型集光素子と新しい透過軟X線検出法を組み合わせた装置を開発し、LiイオンのX線吸収端エネルギーでの顕微吸収分光実験を可能にした。これにより、Liイオンの詳細な挙動解明が進み、電池の充放電メカニズムなどの理解が進展することが期待される。またこの技術は他の材料科学や化学分野にも応用可能であり、電気自動車の効率向上や再生可能エネルギーの蓄電技術の進展を促し、経済的なコストダウンと安全性の向上を図ることで、持続可能な社会の実現に大きく貢献することが期待される。
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