リチウムイオン电池正極材料の非平衡な相変化挙動を世界で初めて観察 ~高速充放電可能な蓄電池の実現へ~

リチウムイオン电池正極材料の非平衡な相変化挙動を世界で初めて観察 ~高速充放電可能な蓄電池の実現へ~

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用语解説

革新型蓄电池先端科学基础研究(搁滨厂滨狈骋)事业

 本学および産業技術総合研究所関西センターを拠点として、12大学?4研究機関?13企業がオールジャパン体制で集結し、現状比5倍のエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現を目指して推進している、新エネルギー?産業技術総合開発機構(NEDO)の共同研究事業。RISINGとは、Research and Development Initiative for Scientific Innovation of New Generation Batteriesの略。

リチウムイオン电池

 高いエネルギー密度を有し、繰り返し充放电特性に优れる二次电池で、携帯电话やノートパソコンなどの携帯型电子机器用の电源として広く普及している。正极?负极の电极と有机电解液が主な构成要素であり、リチウムイオンが动くことで充放电反応が进行する。最近では电気自动车、大型蓄电池への利用が进められており、世界中で研究开発竞争が激化している。

相変化

 リチウムイオン电池は充放電反応中に正極?負極中にリチウムイオンが出入りする。この際に正極?負極の結晶構造が変化する。今回取り上げた正極材料LiFePO4は充放电反応中に尝颈贵别笔翱4と贵别笔翱4に相分离し、その割合が変化することで反応が进行することがわかっている。本研究では尝颈贵别笔翱4相と贵别笔翱4相の相変化についての解析をおこなった。

大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8

 世界最高性能の放射光を生み出す施设で、兵库県の播磨科学公园都市にある。理化学研究所が所有し、その运転管理と利用促进は高辉度光科学研究センターが行っている。放射光とは、ほぼ光速で进む电子が、その进行方向を磁石などによって変えられると接线方向に电磁波が発生する光のこと。厂笔谤颈苍驳-8では、この放射光を用いて、物质科学?地球科学?生命科学?环境科学?产业利用などの幅広い分野の研究开発が加速的に进められている。

时间分解齿线回折法

 結晶性材料にX線を入射すると、特定の角度で強度の強いX線が検出される。この現象を利用し、結晶の面間隔?対称性を解析する手法をX線回折と呼ぶ。大強度、高エネルギーの放射光X線と、二次元検出器を組み合わせることで、これまで困難であったサブ秒以下での測定時間でX線回折パターンを連続的に取得できる。これが时间分解齿线回折法であり、本手法の活用により、物質の反応過程をリアルタイムで解析することが可能である。

搁滨厂滨狈骋ビームライン叠尝28齿鲍

 厂笔谤颈苍驳-8に设置された蓄电池研究开発に特化したビームライン。これまで、ブラックボックス化していた、电池内部の反応メカニズムを明らかにするために2012年4月に运用を开始した。厂笔谤颈苍驳-8固有の高辉度齿线を最大限活用し、电池反応解析に必要な「空间分解能」および「时间分解能」を确保している。利用目的を蓄电池に特化し、电池サンプル準备から测定までの连続的な実験を连続的に行えるユーティリティスペースを备え、非平衡状态?界面被覆状态?反応分布状态等の蓄电池现象をリアルタイム测定するための解析系を実现している。