オペランドタイコグラフィ－XAFS法の開発と蓄電材料の構造機能相関解析への展開

操作叠层成像-XAFS方法的发展及其在储能材料结构-功能关系分析中的应用

• 批准号: 22KJ0301
• 负责人: 上松 英司
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0301/
• 关键词: X線タイコグラフィ; 蓄電材料; X線吸収分光; Liイオン電池正極活物質

本研究では，オペランドタイコグラフィ-XAFS計測の実現と，蓄電材料の機能構造相関の解明を目標としている。本年度では，次の2点を中心に研究を行なった。まず1つ目に，Liイオン電池正極活物質であるLi過剰不規則岩塩型バナジウム酸化物の電池容量に寄与するドメイン分布を可視化するために，合成直後と化学的酸化処理により半充電状態を模擬した試料の化学状態分布をタイコグラフィ-XAFS法を用いて計測を行なった。そして得られた試料像から化学状態分布を取得し，データクラスタリング手法を活用することで充電反応が進行しているドメインの分布を可視化することに成功した。2つ目に，Liイオン電池正極活物質を電池動作下のオペランド条件でタイコグラフィ-XAFS計測を行うための反応セルの開発を行なった。まず，反応セル設計の前段階として，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(NMC111)正極活物質粒子をターゲットとしガラスセルを用いて電気化学実験を行い，計測セルで用いる電極および電解液の検討を行った。その結果，X線透過窓を有するメンブレンにTiを成膜し集電体とし，LiTFSI電解液を用いることで，NMC111正極活物質の充放電をX線透過窓上で行うことに成功した。そして3Dプリンターを用いて，反応セルの試作を行った。封入する電解液の量，作用極，対極，参照極の配置などの検討を行い，電解液を封入した状態での充放電に成功した。

The purpose of this study is to verify the performance of the XAFS program, and the storage material machine can be used to understand the performance of the system. This year, the center will conduct a study at 2 o'clock. In the first half of this year, Li thermal power cells are active in the production of Li. The capacity of non-regular rock-type carbon dioxide acidified batteries and the distribution of thermal energy can be reduced. After synthesis, chemical acidizing and semi-charged state models are synthesized. The chemical state distribution is analyzed by XAFS method. The results show that the chemical distribution is obtained, and the method is used to improve the performance of the chemical distribution. 2 for the purpose, the Li battery is active and active. The following conditions are available. The XAFS program is responsible for the emergency operation of the battery. In the first part of the experiment, LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC111) is active in the production of particulate matter, the use of electrical chemistry, and the use of high performance electronics. in the first part of the design, in the first part of the design, LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (EFG) is active in the production of live particles. The results show that the X-ray diffraction results show that the Ti thin film collector is used, the LiTFSI solution is used as the collector, and the active NMC111 is charged and released successfully. When you use 3D, you can use it, but you can use it as a line. Seal the volume of the battery, which is very effective, and refer to the configuration of the device. The solution is sealed into the battery, and the battery is successfully charged and discharged.

项目成果

硬X線スペクトロタイコグラフィによるLi過剰不規則岩塩型酸化物のLi脱離反応分布の可視化

使用硬 X 射线光谱法可视化富锂无序岩盐氧化物中的锂解吸反应分布

• 发表时间: 2023
• 作者: 上松英司，石黒志;阿部真樹;高澤駿太郎，姜正敏;小沼樹;藪内直明;高橋幸生
• 通讯作者: 高橋幸生

Chemical Imaging of Li-rich Disordered Rocksalt-type Vanadium Oxide Particles Using Hard X-ray Spectroscopic Ptychography

使用硬 X 射线光谱叠层照相术对富锂无序岩盐型氧化钒颗粒进行化学成像

• 发表时间: 2023
• 作者: Uematsu Hideshi;Ishiguro Nozomu;Abe Masaki;Takazawa Shuntaro;Kang Jungmin;Konuma Itsuki;Yabuuchi Naoaki;Takahashi Yukio
• 通讯作者: Takahashi Yukio

Nanoscale domain imaging of Li-rich disordered rocksalt-type cathode materials with X-ray spectroscopic ptychography

利用 X 射线光谱叠层成像技术对富锂无序岩盐型正极材料进行纳米域成像

• DOI: 10.1039/d2cp04087e
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Uematsu Hideshi;Ishiguro Nozomu;Abe Masaki;Takazawa Shuntaro;Kang Jungmin;Konuma Itsuki;Yabuuchi Naoaki;Takahashi Yukio
• 通讯作者: Takahashi Yukio

Ptychography-XAFS Imaging of Li-excess Rock-salt Type Vanadium Oxide Particles Synthesized by Mechanical Milling

机械铣削合成的富锂岩盐型氧化钒颗粒的叠层照相术-XAFS 成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Uematsu Hideshi;Ishiguro Nozomu;Abe Masaki;Takazawa Shuntaro;Kang Jungmin;Konuma Itsuki;Yabuuchi Naoaki;Takahashi Yukio
• 通讯作者: Takahashi Yukio