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R-19
2017

リチウムイオン二次電池正極材料LiFePO4の最表面構造観察


技術のポイント

リチウムイオン二次電池正極材料LiFePO4の表面構造を原子レベルで観察することに初めて成功

基礎研究


背景
リチウムイオン二次電池に求められる性能の一つに短時間で充放電できることがあげられる。この高速充放電を達成するには電極材料と電解液の接する境界、すなわち表面構造を原子レベルで観察し把握する必要がある

目的
リチウムイオン二次電池正極材料LiFePO4の表面構造を走査型透過電子顕微鏡(STEM)と理論計算を組み合わせて原子レベルで明らかにする

成果
(1) 表面近傍までリチウムイオンは安定して存在
(2) 最表面では内部構造とは異なる2種類の構造変化が存在
(3) LiFePO4の構造は表面においてリチウムイオンの有無により変化することを、直接観察と理論計算を組み合わせて世界で初めて明らかにすることに成功


手法: 環状明視野走査型透過電子顕微鏡法(ABF STEM法)
正極材料LiFePO4の表面構造観察結果とLiイオンの有無による構造変化



期待される適用分野
リチウムイオンが移動しやすい表面構造の形成
高速充放電が可能な電極材料の創出

参考文献 S. Kobayashi et al., Nano Letters 16, 5409-5414 (2016).
謝辞 本研究は、NEDO「革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発(RISING II)」として実施したものである



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