【公開日：2025.07.25】【最終更新日：2025.07.10】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT0046
利用課題名 / Title
リチウムイオン電池正極材料のSTEM観察
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI
指定なし/No Designation
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
蓄電池材料,電子顕微鏡/Electron microscopy,集束イオンビーム/Focused ion beam
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)
宮崎 晃平
所属名 / Affiliation
京都大学大学院 工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
清村 勤
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡
KT-404：集束イオンビーム装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
リチウムイオン電池は現行の蓄電池において最も優れたエネルギー貯蔵能を有するが、電気自動車や再生可能エネルギーの貯蔵に利用されるには、さらなる高容量化と安定性の向上が不可欠である。そこで、正極材料の高機能化を目指して、高容量かつ高作動電圧が可能であるニッケル酸リチウム（LiNiO2, LNO）に着目した。LNOは正極材料として魅力的であるが、高電位での分解劣化が顕著であり、反応抑制の手法探索が求められる。そこで、LNO粒子の表面をフッ化物で原子層堆積法でコートし、保護層として利用することを考えた。得られたフッ化物でコートされたLNO粒子の断面をFIBで切り出し、コート層の厚みや分布をSTEMで可視化した。
実験 / Experimental
LNO粒子は共沈法を用いて作製した。得られたLNO粒子に、原子層堆積法でフッ化アルミニウムをコートし、保護層を形成した。フッ化アルミニウムの量は原子層堆積法のサイクル数で制御した。コート後のサンプルは、カーボンテープに固定し、FIB加工を行って断面を切り出した。得られた断面の形態観察および化学組成分析をEDSにて行った。
結果と考察 / Results and Discussion
得られたサンプルのSTEM像から、LNO粒子は数µmの粒径の1次粒子径を有し、凝集体を形成していることがわかった。また、断面像観察から、原子層堆積法のサイクル数が10サイクルのサンプルでは、LNO表面に厚み6 nm程度のフッ化アルミニウム層が形成されていることがわかった。電気化学測定の結果では、10サイクルのサンプルが良好な充放電特性を示しており、十分な厚さのフッ化アルミニウム層が保護層として機能し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)
本実験はARIMの電子顕微鏡を活用して実施した。また、清村様には技術支援をしていただいた。関係各位に感謝申し上げる。
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