リチウムイオン電池の分析手法リチウムイオン電池の分析手法ツイートリチウムイオン二次電池の一般的な分析手法リチウムイオン電池の性能評価として出力電圧や電気容量などの電気的特性の測定はもちろんのこと、その特性の違いを知るために様々な観点から各種分析手法が用いられます。)、有機溶剤(電解液)が挙げられます。分析対象となり、元素分析や結晶構造解析が行われます。炭素材については結晶性や結晶構造が調べられますが、一般的な材料と比べて分析手法が限られ、XRDやラマン分光が頼りになります。ラマン分光法は特別な前処理を必要とせずに、粉末でもペーストでも簡便に測定できる点が優れています。炭素材の均質性をイメージングで評価することもできます。有機溶剤についてはGC-MSやイオンクロマトグラフィーで、成分比や不純物の量を調べたり、水分量を確認したりします。次に電池を構成している部材の観点で見ると、大きく正極、負極、セパレータおよび電解液に分けられます。セパレータはオレフィン系材料から作られた多孔性フィルムで、電子顕微鏡で細孔の状態を観察したり、熱分析で素材を評価したりします。それらの分布状態0.1nm~10nm製造工程における分析・評価とラマン分光分析の出番ここでは、リチウム二次電池の製造工程の概略と、その中におけるラマン分光分析の出番を紹介していきます。ラマン分光法は、空間分布情報として1μm弱の微小領域まで識別できることや、活物質や炭素材料の結晶性評価に適していることから、さまざまな場面で活用されます。基準の品質を満たしているかどうか受け入れ検査を行います。ラマン分光法では、広い領域を測定しその微小部分に絞り込んで(たとえば原料粒子1個の表面について)均質性評価を行うことができます。炭素被覆された粒子であれば、被覆程度を評価することも可能です。バインダー、溶媒などを混ぜます。混ぜた材料の粒径分布や結晶状態が評価対象になります。ラマン分光では黒色で濃厚なスラリーでも問題なく測定できます。ラマンイメージング測定により、混ぜた材料の粒径分布や結晶状態の分布を評価することが可能です。乾かし、押し付けて乾かし、各電極を仕上げていきます。ラマンイメージングでは、XRDなどのバルク情報ではわかりにくい、表面分布状態を調べることが可能です。正極/セパレータ/負極の巻き取り巻き取った電極類を電池セルにセット電極材をくるくると巻き取って、それぞれを電池セルにセットしていきます。電極材料がセットされたセルに電解液を注入して封をし、電池セルが完成します。以降は、電池としての電気評価に移ります。以上までは、一定の性能を満たした電池を市場に送るための評価、ともいえます。一方で、より高い要求性能を満たすために、電池の中で何が起きているのか、どこに工夫の余地があるのか、ということも調べられています。現状の一般的なリチウムイオン二次電池は、理論値の10分の1程度の能力しか発揮できていません。理論と実際の間に差があるのはリチウムイオン二次電池に限ったものではありませんが、高価な原料を使用していることもありますし、少しでも効率の向上が望まれます。RM2010)では、2030年までにリチウムイオン電池のエネルギー密度を現状の2.5倍に高め、その一方でコストを5分の1に下げることを目指しています。オールジャパン体制で取り組んでいます。大型放射光施設を使った電池反応の高度な解析で、界面情報など新たな知見が発表されてきており、今後の進展が大いに期待されます。一方で、大型放射光施設の利用は、残念ながら『いつでも、誰でも、簡単に』、というものではありません。広い視野における“分布情報”がほしい、という場合もあるかもしれません。いったケースでは、ラマンイメージング測定が適しています。ラマンイメージング測定では、数10μm~数100μm四方ほどの面積内での成分やその結晶構造の分布を捉えることが可能です。セルやin-situ(その場観察)セルを用いての充放電反応分布の観察ができます。次のページでは、それらの分析事例をご紹介します。リスト技術レポートラマン分光法のきほん光学顕微鏡のきほんラマン分光分析テクニック製品のご購入やデモ測定に関するお問い合わせは、下記の電話番号またはEmailアドレスまで。