| 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 | 表面・界面 / 走査プローブ顕微鏡 / 電気化学計測 |
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| 研究実績の概要 |
電池の理論容量と実容量のギャップを埋めるには、イオン伝導経路の詳細な理解が必要である。そこで、独自に開発を行ってきた電気化学セル顕微鏡（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（粒界や結晶面）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。計測により得られた知見から、電池内での効率的なイオン伝導を可能とする電池構造や活物質のコーティングなど、これまで最適化が困難とされてきた電池の界面設計の指標を示す。本年度は、表面の電池反応を捉えるSECCMのみでなく、充放電に伴うSEIの形成や試料の表面形状の変化、充放電を行った際に生じる電解液中のイオンの偏りを実空間で捉えること目標とした。そのために、溶液に試料を浸漬させた状態で、液中に存在する試料の形状とイオン強度を計測可能な走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）をグローブボックス内へと配置し、SICMによる負極材量表面の計測に着手した。さらに、充放電を行いながらSICM計測を可能とするため、試料の充放電特性をグローブボックス内で可能なシステムの構築を行った。
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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
走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）をグローブボックス内へと配置し、SICMによる負極材量表面の計測に着手した。Si-C負極上に形成されたSEIの計測を行い、その形状を捉えることができた。さらに、SEIの形成条件を変えた試料に関しても同様の計測を行ったが、現状ではその違いを捉えることができていない。また、充放電特性を評価しながらSICMの計測を実現するためにグローブボックス内で、ポテンシオ/ガルバノスタッドにサンプルを接続し、CVや充放電しながらSICM計測可能なシステムを構築した。このことで、３次元的なイオン強度の変化を継続してモニターすることが可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
高濃度電解液を利用した水系リチウムイオン電池の評価や、高速充放電を行った際のイオン強度の変化をnm～umのスケールで捉える。さらに、SEIが形成される過程を電気化学的にとらえるため、走査型電気化学顕微鏡（SECM）を利用して、メディエータを加えて試料表面の電子伝導性をモニターすることで計測する。
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