| 研究課題/領域番号 |
15H05422
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
高橋 康史 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (90624841)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 走査型プローブ顕微鏡 / ナノ電気化学セル / 界面計測 |
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| 研究実績の概要 |
独自に開発を行ってきた界面イオン伝導顕微鏡（IICM）に関して、イオン電導だけでなく電気化学反応をとらえることも可能であるため、電気化学セル顕微鏡（SECCM）と名称を変更した。SECCMを用いて、実電池材料表面でのイオン伝導度の不均一性のナノスケールでの可視化と、結晶レベルでのイオン伝導度の定量評価、材料内や電解液中のリチウムイオンの濃度プロファイルの可視化を行うことを目的として研究を行った。平成27年度は、特に解像度の向上に取り組み、制御アルゴリズムやピペットの微細化により、従来20 nmほどであったZ方向の分解能を5 nmまで向上させることができた。このことで、LiFePO4の1次粒子の形状を明瞭に観察することが可能となった。また、充放電中に電解液の中で形成されるLiイオンの偏りを可視化するため、走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）の開発も行った。SICMでは、充放電を行いながらその際に試料表面のイオン強度変化をとらえる。そのためには、SICMのnAレベルの計測と、試料から計測されるmAオーダーの応答を同時にとらえるシステムが必要となる。そのために、バイポテンシオスタッドを利用した装置の開発を行った。このことで、nAとmAの大きくレンジの異なる電流を同時に計測することが可能となった。このシステムをグローブボックス内へと移し、実際の充放電測定を行う準備を現在行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成27年度は、装置開発を中心に行い、解像度の向上や電池材料を充放電した状態で材料表面でのイオン強度の変化をとらえるための装置の開発を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
LiFePO4など、２相共存系の材料では、反応の生じる界面部分で固溶相が形成され、高速な反応を可能にしていると考えられており、放射光を利用した計測がこれまで中心的な役割を果たしてきた。その一方で、この固溶相の電気化学的な特性を局所的に実測することは依然として困難であり、SECCMを用いて、この固溶相の特性を評価する。また、高速充放電中の電解液中のイオンの偏りを計測するため、SICMをグローブボックス内に設置して計測するためのシステムの開発を行う。
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