リチウムイオン二次電池分析事例 - 株式会社UBE科学分析センター

Li二次電池正極材料の断面観察

リチウムイオン電池正極のSEM・SIM観察及びTEM観察の紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板に塗布して製造される。この際、各材料の分布状態は電池性能に大きな影響を及ぼす。FIBを用いて断面試料を作製し、SEM観察することにより材料の分散状態を調べた。さらに、高分解能TEM観察を行うことにより、活物質の結晶構造と表面近傍の結晶構造の乱れを観察できることを示した。これらの観察結果から、性能発現、製造条件、劣化状態に関する重要な知見が得られる。

Liイオン電池正極活物質中の金属元素分析

正極活物質中に含まれる金属元素の定性・定量分析を行った例を紹介。

Liイオン電池正極の表面SEM観察

リチウムイオン電池正極の表面SEM観察を行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。その際各材料の分散状態（分布状態）は電池性能に大きな影響を与える。そこで正極表面のSEM観察を行い、構造や組成分布を明瞭に観察できることを示した。これらの観察結果から製造条件と性能発現、劣化状態に関する重要な情報が得られる。

Liイオン電池正極の断面SEM観察

リチウムイオン電池正極の断面SEM観察を行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。その際各材料の分散状態（分布状態）は電池性能に大きな影響を与える。そこで正極断面のSEM観察を行い、構造や組成分布を明瞭に観察できることを示した。これらの観察結果から製造条件と性能発現、劣化状態に関する重要な情報が得られる。

Liイオン電池正極の表面EDS分析－その1、その2

リチウムイオン電池の正極表面のEDS元素マップを行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。これら各材料由来の各元素の表面分布状態を一目で認識できる画像データとして示した。その結果、活物質、バインダー、導電剤の分布が明瞭に示された。これらのデータは正極の品質管理に役立つ、製造条件等に関する重要な情報を与える。

Liイオン電池正極の表面EDS分析－その3

リチウムイオン電池の正極表面のEDS元素マッピングデータからEDSスペクトルを抽出し解析した結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。これら各材料由来の各元素の表面分布状態を一目で認識できるEDSマップRGB合成像より、活物質、バインダー、導電剤と推定される箇所のEDSスペクトルを抽出し、より詳細な解析が可能であることを示した。これらのデータは正極の品質管理に役立つ、製造条件等に関する重要な情報を与える。

オージェによるLiイオン電池正極表面の評価

電池解体から正極表面の測定（元素マッピング測定）までを不活性ガス雰囲気下で行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。実際に使用され性能変化（劣化）した電池は正極の表面状態が変化していると考えられる。そのため性能変化した電池正極の表面状態を調べることは劣化機構を理解する上でも重要である。しかしながら、劣化後の表面状態は大気にふれることにより変質してしまう可能性がある。そのため解体からオージェ測定までを不活性ガス雰囲気下で行った。その結果、正極表面の元素の分布状態を明瞭に表す元素マッピング像を得ることができた。これらのデータは電池の劣化機構を理解する上で重要な情報を与える。

Liイオン電池（正極材）のＸ線回折による構造解析

リチウムイオン電池の正極のＸ線回折法（XRD）による測定結果を紹介。リチウムイオン電池の正極はアルミ箔上に活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを塗布乾燥することにより製造される。XRDでは正極活物質の積層構造の原子レベルのわずかな構造変化まで捉えることができる。さらにXRDを用いて正極中の導電剤の濃度を測定できることを示した。これらの情報は電池の性能や劣化機構を理解する上で重要な情報を与える。

Liイオン電池（正極材）の蛍光Ｘ線による組成分析

リチウムイオン電池の正極を蛍光Ｘ線法（XRF）による測定結果を紹介。リチウムイオン電池の正極はアルミ箔上に活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを塗布乾燥することにより製造される。XRFではこれらを構成する主元素や、不純物として含まれる微量元素の定性・定量を行うことができる。これらのデータは正極の品質の管理や、製造条件、劣化に関する重要な情報を与える。

XPSによるLiイオン電池正極表面の分析

電池解体からXPS測定（表面化学状態の分析）までを不活性ガス雰囲気下で行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。実際に使用され性能変化（劣化）した電池は正極の表面状態が変化していると考えられる。そのため性能変化した電池正極の表面状態を調べることは劣化機構を理解する上でも重要である。しかしながら、劣化後の表面状態は大気にふれることにより変質してしまう可能性がある。そのため解体からXPS測定までを不活性ガス雰囲気下で行った。その結果、変質のない正極表面の元素や化学状態情報を得ることができた。これらのデータは電池の性能、劣化機構を理解する上で重要な情報を与える。

TOF-SIMSによるLiイオン電池正極表面の分析

電池解体からTOF-SIMS測定（質量スペクトルおよび二次イオン像測定）までを不活性ガス雰囲気下で行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。実際に使用され性能変化（劣化）した電池は正極の表面状態が変化していると考えられる。そのため性能変化した電池正極の表面状態を調べることは劣化機構を理解する上でも重要である。しかしながら、劣化後の表面状態は大気にふれることにより変質してしまう可能性がある。そのため解体からTOF-SIMS測定までを不活性ガス雰囲気下で行った。その結果、変質のない正極表面の元素や化学状態情報を得ることができた。これらのデータは電池の性能、劣化機構を理解する上で重要な情報を与える。

ラマン分光によるLiイオン電池正極表面の評価

正極表面のラマンスペクトルマッピング測定を行った結果を紹介。リチウムイオン電池の正極は活物質、バインダー、導電剤からなるペーストを正極板（Al箔）に塗布・乾燥することにより製造される。その際各材料の分散状態（分布状態）は電池性能に大きな影響を与える。そこで正極表面のラマンスペクトルマッピング測定を行い、各材料の分布状況を明瞭に観察できることを示した。これらのデータは正極の品質管理に役立つ、製造条件等に関する重要な情報を与える。