2019 年度研究成果報告書

オペランド電気化学CT-XAFS法の確立とこれを用いた蓄電池反応分布の3次元追跡

研究課題

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研究課題/領域番号	18K19123
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関	東北大学
研究代表者	雨澤浩史東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード	CT-XAFS / オペランド / 蓄電池
研究成果の概要	本研究では，リチウムイオン二次電池に代表される蓄電池電極における充電反応の分布およびその進展を，電池作動下で実験的に三次元追跡できる手法として，「オペランド電気化学コンピュータ断層撮影X線吸収微細構造（オペランド電気化学CT-XAFS）法」の開発に取り組み，その確立に成功した。また，この計測技術をバルク型全固体リチウムイオン電池に適用し，同電池の合剤正極における充放電反応の進展評価を行うことで，その有効性を実証した。これは，実用に近い蓄電池電極における反応分布を三次元で実験的に評価した，世界で初めての研究例である。
自由記述の分野	固体イオニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究で開発された「オペランド電気化学CT-XAFS法」は，実用に近いリチウムイオン二次電池電極における反応の分布およびその進展を，三次元かつ非接触・非破壊で評価できる，現状では唯一の新規計測手法である。これにより，これまでブラックボックスであった蓄電池内の反応をリアルタイムで追跡することが初めて可能となり，憶測に頼るしかなかった電極設計・開発指針を大きく転換させることができる。さらに同手法は，他のさまざまな電気化学デバイスへの適用も可能な，有用性と汎用性を兼ね備えた反応評価手法であり，今後のさらなる展開・発展も期待される。