Morphological evolution of the phase separation induced by conversion and re-conversion reactions investigated by small-angle X-ray scattering

点击翻译按钮获取中文摘要

今年度は室温での逆コンバージョン反応によりFeF3が生成可能なFe/LiF混合薄膜の作製を試みた。これまでの研究から共蒸着法にて作製したFe/LiF混合薄膜のうち組成比Fe:LiF＝1:1では室温での充放電が可能であること、充電後にFeF2が形成していること、さらには成膜時の混合薄膜のナノ構造がフッ化鉄の放電後のナノ構造と類似した共連続構造を形成していることなどを確認している。ただし充電過程でFeF3の生成が期待出来る組成比がFe:LiF＝1:3の混合薄膜を用いた場合は、室温での充放電においてFeF3の充放電挙動を再現するには至っていない。ひとつには使用した共蒸着装置が成膜後の大気曝露が不可避な機構であり、電池作製時までにFe相が金属状態を保持できない場合があり、特にFe:LiF＝1:3ではFe相の多くが酸化しており、このことが組成比Fe:LiF＝1:３において充放電できない要因の一つと考えられた。そのため本年度はまず共蒸着装置で成膜後も大気非曝露のまま取り扱える装置設備の構築を行った。構築した装置を用いて成膜後に大気非曝露で取り出したサンプルについてX線光電子分光法(XPS)を用いた解析を行い、Fe/LiF混合薄膜内のFe相が金属状態であることが確認できた。また混合薄膜について小角X線散乱法(SAXS)による構造解析を行い、Fe:LiF=1:3の組成において共連続構造に特徴的な散乱ピークを確認することができた。さらにFe/LiF混合薄膜を大気非曝露のまま正極として作製した電池を用い25℃での充放電測定を行ったところ、そのうちの一部のサンプルの放電曲線がFeF3と類似した放電曲線となり、室温下においてもFe/LiF混合薄膜電極からFeF3が形成しうることを示唆する結果が得られた。