【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.11.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0015

利用課題名 / Title

電子顕微鏡を利用したxLiF-LiCrO₂ 電極イメージング

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

チウムイオン電池，正極材料，EELS電子状態分析,電子顕微鏡/Electron microscopy,二次電池/ Secondary battery

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

喜多條 鮎子

所属名 / Affiliation

山口大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

武藤俊介

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-102：高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

エネルギーの供給を安定的に進めるための一つの方法として，蓄電池を利用することが検討されている．その蓄電池候補として，リチウムイオン電池が検討されているが，高エネルギー密度化や安全性など克服するべき課題は多い．この次世代リチウムイオン電池の正極材料として，xLiF-LiCrO₂ ナノコンポジット正極について検討を進めている．しかしながら，この材料が大きな可逆容量を示すことはすでに明らかとしているが，その要因については明らかにできていない．この要因について検討を進めるため，得られたナノコンポジットのCr・O・Fの混合状態や電子状態からアプローチすることを目指した．

実験 / Experimental

原材料xLiF + LiCrO₂（x = 0 -1.5）を混合した粉末をメカニカルミリングして試料を得た．得られた試料を更にメノウ乳鉢及び乳棒で粉砕してマイクログリッド上に分散させたものをTEM（JEM ARM200F Cold）で観察した．

結果と考察 / Results and Discussion

STEM-EELS元素マッピングによって得られたLiF無添加及びLiF添加（x = 1.0）試料についてそれぞれリチウム，酸素，及びクロムの元素分布像の代表的な例を図1，2に示す．図からわかるように，LiF添加試料において，表面にクロムが濃化しているのがわかる．また酸素K殻吸収端の化学シフトから，LiF添加試料では酸素が還元されていることがわかった．電気化学的測定，放射光分光および中性子回折などの総合的な分析結果からこの正極材料のサイクル特性を議論することができた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　LiF無添加のメカニカルミリングしたLiCrO₂試料のSTEM-EELS 元素マップ．各元素分布像は，試料厚みによって規格化されている.

図2　メカニカルミリングされた1.0LiF-LiCrO₂試料のSTEM-EELS 元素マップ．各元素分布像は，試料厚みによって規格化されている.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Ayuko Kitajou, Cathode Properties of xLiF–LiCrO₂ Composites (x = 0–1.5) Prepared by Dry Ball-Milling Method for Lithium Ion Batteries, The Journal of Physical Chemistry C, 127, 2866-2874(2023).
   DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c08419
   
2. Ayuko Kitajou, Anode Properties of NaTi₂(PO₄)₃ Prepared by Adding Excess Na₂CO₃ for Aqueous Sodium-Ion Batteries, ACS Applied Energy Materials, 5, 9587-9594(2022).
   DOI: doi.org/10.1021/acsaem.2c01212
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 喜多條鮎子，名波拓馬，武藤俊介，"xLiF-LiCrO2コンポジット正極の充放電反応機構", 電気化学会秋季大会(神奈川大学みなとみらいキャンパス)
2. 名波拓馬, 喜多條 鮎子, 廣井慧, 尾原幸治, 池田一貴, 武藤 俊介, "STEM-EELSによるLi1+0.5x（Cr1-1.5xMnx）O2系正 極材料の解析", 日本顕微鏡学会第79回学術講演会(くにびきメッセ), June 26-28, 2023.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件