-
in-situ評価
4
4
4
22 24 26 28 30 32 34 36 38
0
500
1000
1500
Inte
nsity (counts
)
2θ (deg.)
22 24 26 28 30 32 34 36 38
0
500
1000
1500
Inte
nsity (counts
)
FePO4(充電状態)
Fe
O
P
LiFePO4(放電状態)
Fe
O
P
Li
SOC
0%20%
40%
60%
80%
100%
100%
80%60%40%20%
0%★▼ ▼
C+Li
C+Li
充電
放電
放電充電
★正極
負極
3.44
3.32
3.36
3.40
3.48
1000 20 40 6080
Charge(%)
▼
★
0
20
40
60
80
100
半定
量値
(wt%
)G
raphite(0
02) d値(Å
)
2θ(deg.)
020 40 60
80
Charge(%)
3.32
3.36
3.40
3.48
3.44
100
▼
★
0
20
40
60
80
100
020 40 60
80
Charge(%)100
020 40 60
80
Charge(%)100
1um
SE
金属Si
金属Ti
10min後 12h後 24h後
■厚み変化・総厚:1.56μm→ 3.74μm = 240%膨張
1um
■電圧変化放電開始前:1.2V放電終了後:0.2mV
SE
Li-Si合金
金属Si金属Ti
金属Li250μm
固体電解質 150μm
金属Si 1μm
in situ SEM用ホルダーを独自開発(特願2011-271613)
in-situ XRDによる結晶構造解析
充放電による結晶構造の変化や体積膨張/収縮を、チャージ量の変化とともに観察可能です。
in-situ SEMによるSi負極の厚み変化観察
金属Ti:500nm
No.757
-
電極材の深さ方向分析
C
FO
Li
Al
正極材
切削開始点 切削方向
切削方向の元素組成分布(原子%) 切削方向のC1s, F1sスペクトル
C(C-C, C-H)
C(CFx, C-O)
C(CFx) C(CFx, O-C=O)
Cの状態別切削方向組成分布 斜め切削+XPS
・電極材表面から集電体までの組成・結合状態分析
・バインダー等の有機物も変質なく深さ方向分析可能
・波形分離による結合状態別の切削(深さ)方向分布
C1s
280285290295
Binding Energy (eV)
F1s
680685690695
Binding Energy (eV)
C-C, C-HCFx, C-O
CFx
CFx, O-C=O CFx
*CFxはバインダー(PVDF)由来
切削方向
C1s波形分離
電極深部側
電極表面側
SOC0%
Fの深さ方向分布によりバインダーの偏りがわかる
当社独自の斜め切削技術を用い、断面XPSが可能となります。
GD-OESにより、軽元素を含めた深さ方向分布を測定することができます。
斜め切削XPS観察(大気非開放)
GD-OES(大気非開放)
No.759
-
量子ビームを用いた電池材料の評価
HAXPESND(中性子回折)
非破壊での活物質深部の化学状態評価
○バルク(内部)の元素ごとの状態を評価○X線では評価困難なLiの挙動を追跡
軽元素の構造精密化
大型量子ビーム施設を活用することで、より深い電池の詳細解析が可能になります。コベルコ科研では試作から評価まで一貫して対応することで、二次電池の開発をサポートします
二次電池のワンストップ評価
電池試作
電池特性評価・解析 CAE
安全性試験
物理解析
In-situ分析
化学分析
電池材料の総合評価
Co2p
Mn2p
Ni2+Ni3+ or 4+
Ni2p3/2
活物質:Li(NixCoyMnz)O2
充電状態
放電状態
正極材:充電0%
Li
Ni+Co+Mn
O
充電すると
正極材:充電100%
③Liが抜ける
① c軸が伸びる
(~1.7%)
② a, b軸が縮む(~1.1%)
充電に伴い、Niのスペクトルが大きくシフト(Co, Mnは変化少ない)
⇒主にNiが価数変化(酸化)
XAFS(硬X線、軟X線)○元素の電子状態、局所構造を元素選択的に解析
硬X線、軟X線XAFSの組み合わせにより、充放電における活物質の電荷補償メカニズムの解明へ
硬X線XAFS(遷移金属元素のK端など) 軟X線XAFS(軽元素のK端、遷移金属元素のL端など)
8340 8360 83800.0
1.0
Nor
mal
ized
Inte
nsity
/ a.
u.
Energy / eV
SOC 0%SOC 50%SOC 100%
7720 77400.0
1.0
Energy / eV6540 6560 6580
0.0
1.0
Energy / eV
Co-K Mn-KNi-K
530 540 5500
2
4
Energy / eV
Nor
mal
ized
Inte
nsity
/ a.
u.
850 860 870 8800
10
Energy / eV
SOC 0%SOC 50%SOC 100%
深部(0.1~1μm)
表面近傍(数十nm)
最表面(数nm)
Ni-LO-KCubic相Layer相
新たなピーク
・充電に伴い、O, Niともスペクトルが大きく変化・活物質表面からの深度毎の違いも捉えた⇒高SOC時の活物質深部にて、酸素が価数変化
光電子の脱出深度が深いため、スパッタリングなしに、活物質深部の状態分析が可能
大気非開放対応可能
大気非開放対応可能
No.858
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