【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.06】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24OS0013
利用課題名 / Title
蓄電池用電極材料の微細構造観察
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学 / Osaka 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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
コンポジット材料/ Composite material,電子顕微鏡/ Electronic microscope
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)
荒地 良典
所属名 / Affiliation
関西大学 化学生命工学部
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中田芳幸
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
市川 聡
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年, 高エネルギー密度蓄電池は携行電子機器から自動車用動力源までその用途は拡大し, さらなる高性能化が求められている。その特性を決める電極材料はイオン・電子混合導電性セラミックスが用いられ, 活発な研究がなされている。このセラミックスの導電および電気化学特性は結晶構造, 化学組成, 粉体形状, 微細構造等の詳細な知見が必須である。本研究では電極材料の微細構造観察に加え, 電気化学的酸化に伴う電子状態変化を透過電子顕微鏡法により調査した。
実験 / Experimental
試料は液相法と固相法を組み合わせたプロセスによって得た。粉末XRD測定より目的の結晶構造から成る単一であることを確認した。つぎに, 結晶構造精密化をRietveld解析によって行い, 遷移金属のorderingの程度を求めた。得られた正極, LISICON型固体電解質およびIn-Li負極とした固体電池を作製し, 定電流充放電装置によって充電を行い, 電気化学的酸化状態の試料を得た。充電前の試料(as-prepared)は固体電池を一度作製した後に取り出したものを用い, マイクログリッドに試料含む懸濁液を滴下し, 透過型電子顕微鏡観察(STEM, EDS, EELS測定)用試料を調製した。
結果と考察 / Results and Discussion
As-prepared試料の固体電解質と電極領域を区別することができ, EDSマップより両者の元素成分の相互拡散が無いことが明らかになった。両者が熱力学的に安定であることを示唆した。また, As-prepared試料の電極粒子内にはNiおよびMn分布の濃化した領域が観察され, 粉末XRDパターンに現れた超格子構造を確認した。一方, 電気化学的酸化試料の元素分布はas-preparedと顕著な違いは見られず, 200mAhg-1を超える高容量を示したが元素分布は酸化前の状態を維持していることが明らかになった。つぎに, 酸化に伴うEELS測定から電子状態変化を検討した。酸化による酸素スペクトルに形状およびピーク位置に目立った変化が見られない一方, 遷移金属の高エネルギー側への有意なシフトが見られた。電荷補償は遷移金属によって行われていることが明らかになった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
多大なご支援を賜りました市川聡先生に感謝いたします。
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
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