リチウム電池材料の充放電in-situラマン分析を実現

電極表面のin-situラマン分光分析のためのセルです。対向電極およびセパレータに開けた穴にレーザーを通して、向かいの電極表面を測定します。充放電に伴って生じるガスは、セル中央の観察部位から逃がし、測定への妨害を抑える設計です。

LIBcell charge おもな仕様

大きさΦ64 × 31 mm (※端子部除く)
重量約600g
材質PEEKおよびSUS316
窓材Φ31 × 厚さ1mm 石英
(観察部1.3mm厚)
搭載可能な
電極サイズ
(OD/ID)
16mm / 4mm (観察極)
16mm / 4.5mm (セパレータ)
16mm / 5mm (対極)
リード電極SUS316 / 長さ20mm
オーリングパーフロおよびブチル

In-situ測定に最適なライン照明とビーム走査

LIBcell chargeの構造

LIBcell chargeとラマンイメージングを組み合わせた分析では、充電反応の進行状況が場所によってどのように異なるかを、サブミクロンの空間分解能で可視化できます。右下に示すイメージは、黒鉛負極のin-situラマンイメージングの結果です。放電状態で高い結晶性を示していた部分から、充電反応が進行することが分かりました。レーザーラマン顕微鏡RAMANtouch/RAMANforceのレーザービーム走査なら、セルをしっかり固定しておきながら、電極表面を高速にスキャンしてイメージングすることができます。

セパレータおよび対向電極に小さな穴を開けてレーザーを通し、最下部にある電極表面を測定します。充放電反応が進みやすい開口の周縁部を狙って分析します。電極材料や電解液を変えたり、負極と正極を入れ替えてLIBcell chargeを組むことで、さまざまな電池の充放電プロセスをin-situで調べることが可能です。


黒鉛負極のin-situラマンイメージング分析
励起波長532 nm画素数8,000(400×20)
対物レンズ50x, 0.70NA測定時間14分/イメージ
ライン照明で実現する高時間分解in-situ分析

レーザーラマン顕微鏡RAMANtouch/RAMANforceには、ライン照明で1ラインだけを測定するXライン測定モードを搭載。およそ80μmから数百μm以上の線状領域(※1)の400点のスペクトルを、一度の露光で取得します。LIBcell chargeと組み合わせれば、短い時間間隔で充放電を続けながらの多点分析が可能となります。 ※1: ライン照明の長さ (線状領域の長さ) は対物レンズの倍率によってかわります。
※2: 50倍対物レンズ使用時の例。

※LIBcell chargeは、株式会社イーシーフロンティアとの共同開発品です。