リチウムイオン電池電極に析出した金属リチウムをミュオンで検知-ミュオン特性X線による非破壊元素分析の応用-

     
A: 充電された黒鉛負極に金属リチウムを析出させた試料のSEM像
B: 試料の模式図 金属リチウムは負極の銅集電箔の反対側に析出している。
C: リチウムに由来するミュオン特性X線の信号強度の充電容量依存性
黒鉛にリチウムイオンが入っていく（インターカレーション）領域に比べて、金属リチウム析出領域では急峻な傾きを示し、黒鉛中のリチウムイオンよりも金属リチウムに感度が高いことがわかる。
  • 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構
  • 株式会社 豊田中央研究所
  • J-PARCセンター
  • 国立大学法人 大阪大学
  • 学校法人 国際基督教大学
  • 一般財団法人 総合科学研究機構

概要

大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所のミュオン研究グループは、株式会社 豊田中央研究所（豊田中研）、国立大学法人 大阪大学、学校法人 国際基督教大学、一般財団法人 総合科学研究機構（CROSS）と共同で、大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設（MLF）ミュオン科学研究施設（MUSE）Dラインの負ミュオンビームを用いて、リチウムイオン電池に用いられる黒鉛負極に析出した金属リチウムの検出に成功しました。ミュオンの特性を活かして、電極を覆うラミネート容器を通して、非破壊で深さを特定し、金属リチウムを選択的に検知できることを実証しました。今後、リチウムイオン電池の更なる安全性向上に貢献する技術への発展が期待されます。

この研究成果は、アメリカ化学会(ACS)の論文誌「Analytical Chemistry」に5月29日に掲載されました。

研究成果のポイント

  • リチウムのミュオン特性X線を検出可能となったJ-PARC MLFのミュオンビームラインにおいて、リチウムイオン電池電極に析出した金属リチウムを世界で初めて検出
  • 金属リチウムと電極内のリチウムイオンでは負ミュオンの捕獲率が大きく異なることを利用して、金属リチウムを選択的に検知
  • リチウムイオン電池内で析出した金属リチウムを非破壊で検出する可能性が広がり、リチウムイオン電池の更なる安全性向上に貢献する技術として期待される

詳しくは プレスリリース をご参照ください。

2020年97 2019年212 2018年259 2017年246 2016年230 2015年227 2014年192 2013年254 2012年267 2011年252 2010年104 2009年2 2008年1
TOP