All-solid-state battery:Liイオンの動き計測！
comprendre le mouvement des Li-ions !
Die Bewegung von Li-Ionen verstehen!
understanding the movement of Li-ions!
全固態電池：了解鋰離子的運動！
ー充電曲線とLiイオン分布に対応したエネルギースペクトルー
理研
光量子工学研究センタ日本原子力研究開発機構
中性子材料解析研究ディビジョン国際共同研究グループ：
「充電中の全固体電池[1]内のLiイオンの動き」を捉えることに成功しました。
これまで、
- 「Liイオンの移動をリアルタイムで捉えること」は、できませんでした。
- 「全固体デバイス動作中に定量的分析する方法」は、限られていました。
本研究成果：
本研究では、Liイオンの動きを捉えるために、薄膜全固体電池を用います。
この方法は、「30 μmまでの比較的厚い試料の分析」も可能です。
入射ビームが熱中性子であることから、
表面・裏面を持つ試料の場合、「どちらでも大きな違いがなく測定可能」です。
市販品・全固体電池の分析：
例えば、
厚さ150μmの固体電解質に、厚さ20μmの正・負極を備えた、
全固体電池試料も分析できます。
今後、市販品に近い全固体電池分析に展開します。
国際共同研究グループ：
「リチウム-6（6Li）を濃縮した[3]正極」を使い、全固体電池試料を作製した。
その試料に熱中性子を入射し、
6Li(n,α)3H熱中性子誘起核反応で、放出粒子エネルギーを時間分解して分析。
全固体電池内のLiイオンの動きを捉えることに成功。
全固体電池内
リチウムイオンの動きその動作解析：
「固体電解質中のLiイオンの移動メカニズムと移動領域」を突き止めました。
これらの結果：
全固体電池の開発が、
- 充放電中のLiイオンの動きの知見を得ながら、
- 開発する段階に入ったことを示しています。
本研究は、科学雑誌『Small』オンライン版（9月30日付）に掲載されました。
https://www.riken.jp/press/2022/20221025_2/index.html
Batterie tout solide : comprendre le mouvement des Li-ions !
-Spectre d’énergie correspondant à la courbe de charge et à la distribution des ions Li-
RIKEN
Centre de recherche en ingénierie quantique optique
Agence japonaise de l’énergie atomique
Division de la recherche sur l’analyse des matériaux neutroniques
Groupe de recherche mixte international :
Nous avons réussi à capturer le mouvement des ions Li dans une batterie tout solide [1] pendant la charge.
jusqu’à présent,
Il n’était pas possible de “capturer le mouvement des ions Li en temps réel”.
Les « méthodes d’analyse quantitative pendant le fonctionnement des dispositifs entièrement à semi-conducteurs » ont été limitées.
Résultats de recherche:
Dans cette recherche, une batterie à semi-conducteurs à couche mince est utilisée pour capturer le mouvement des ions Li.
Cette méthode permet également l’analyse d’échantillons relativement épais jusqu’à 30 μm.
Le faisceau incident étant un neutron thermique,
Dans le cas d’un échantillon qui a un recto et un verso, “il peut être mesuré sans grande différence”.
Analyse des batteries disponibles dans le commerce et entièrement à l’état solide :
par exemple,
Un électrolyte solide d’une épaisseur de 150 μm et des électrodes positive et négative d’une épaisseur de 20 μm,
Des échantillons de batterie entièrement solides peuvent également être analysés.
Dans le futur, nous développerons l’analyse des batteries tout solide proches des produits disponibles dans le commerce.
Groupe de recherche mixte international :
Un échantillon de batterie entièrement à l’état solide a été fabriqué à l’aide de l’électrode positive [3] enrichie en lithium-6 (6Li).
Injecter des neutrons thermiques dans l’échantillon,
Réaction nucléaire induite par les neutrons thermiques 6Li(n,α)3H, analyse résolue en temps des énergies des particules émises.
A réussi à capturer le mouvement des ions Li dans une batterie entièrement à l’état solide.
À l’intérieur de la batterie à semi-conducteurs
mouvement du lithium-ion
Analyse de son comportement :
Nous avons identifié le “mécanisme de mouvement et la région de mouvement des ions Li dans les électrolytes solides”.
Ces résultats :
Le développement des batteries tout solide
Tout en obtenant des connaissances sur le mouvement des ions Li pendant la charge et la décharge,
Cela indique qu’il est entré dans la phase de développement.
Cette recherche a été publiée dans l’édition en ligne de la revue scientifique Small (30 septembre).
All-Solid-State-Batterie: Die Bewegung von Li-Ionen verstehen!
-Energiespektrum entsprechend Ladungskurve und Li-Ionenverteilung-
RIKEN
Forschungszentrum für optische Quantentechnik
Japanische Atomenergiebehörde
Forschungsabteilung für Neutronenmaterialanalyse
Internationale gemeinsame Forschungsgruppe:
Es ist uns gelungen, die Bewegung von Li-Ionen in einer All-Solid-State-Batterie [1] während des Ladevorgangs zu erfassen.
bis jetzt,
Es sei nicht möglich, “die Bewegung von Li-Ionen in Echtzeit zu erfassen”.
„Methoden zur quantitativen Analyse während des Betriebs von All-Solid-State-Geräten“ waren begrenzt.
Forschungsergebnisse:
In dieser Forschung wird eine Dünnfilm-Solid-State-Batterie verwendet, um die Bewegung von Li-Ionen zu erfassen.
Dieses Verfahren ermöglicht auch die Analyse relativ dicker Proben bis 30 μm.
Da der einfallende Strahl ein thermisches Neutron ist,
Bei einer Probe, die eine Vorder- und eine Rückseite hat, „kann man ohne großen Unterschied messen“.
Analyse von handelsüblichen und All-Solid-State-Batterien:
zum Beispiel,
Ein Festelektrolyt mit einer Dicke von 150 μm und positive und negative Elektroden mit einer Dicke von 20 μm,
Auch Feststoffbatterieproben können analysiert werden.
In Zukunft werden wir die Analyse von All-Solid-State-Batterien entwickeln, die nahe an kommerziell erhältlichen Produkten liegen.
Internationale gemeinsame Forschungsgruppe:
Eine Festkörperbatterieprobe wurde unter Verwendung der mit Lithium-6 (6Li) angereicherten positiven Elektrode [3] hergestellt.
Injizieren thermischer Neutronen in die Probe,
6Li(n,α)3H thermische Neutronen-induzierte Kernreaktion, zeitaufgelöste Analyse der emittierten Teilchenenergien.
Es gelang, die Bewegung von Li-Ionen in einer Festkörperbatterie zu erfassen.
Im Inneren einer All-Solid-State-Batterie
Bewegung von Lithium-Ionen
Analyse seines Verhaltens:
Wir haben den „Bewegungsmechanismus und Bewegungsbereich von Li-Ionen in Festelektrolyten“ identifiziert.
Diese Ergebnisse:
Die Entwicklung von All-Solid-State-Batterien
Beim Gewinnen von Kenntnissen über die Bewegung von Li-Ionen während des Ladens und Entladens,
Es zeigt an, dass es in die Entwicklungsphase eingetreten ist.
Diese Forschung wurde in der Online-Ausgabe der wissenschaftlichen Zeitschrift Small (30. September) veröffentlicht.
In‐Operando Lithium‐Ion Transport Tracking in an All‐Solid‐State Battery
– Kobayashi – Small – Wiley Online Library
Abstract
An all-solid-state battery
is a secondary battery that is charged and discharged by the transport of lithium ions between positive and negative electrodes.
To fully realize the significant benefits of this battery technology,
for example,
higher energy densities, faster charging times, and safer operation,
it is essential to understand how lithium ions are transported and distributed in the battery during operation.
However,
as the third lightest element,
methods for quantitatively analyzing lithium during operation of an all-solid-state device are limited such that real-time tracking of lithium transport has not yet been demonstrated.
Here,
the authors report that
the transport of lithium ions in an all-solid-state battery is quantitatively tracked in near real time
by utilizing a high-intensity thermal neutron source and lithium-6 as a tracer in a thermal neutron-induced nuclear reaction.
Furthermore,
the authors show that
the lithium-ion migration mechanism and pathway through the solid electrolyte can be determined by in-operando tracking.
From these results,
the authors suggest that
the development of all-solid-state batteries has entered a phase where further advances can be carried out while understanding the transport of lithium ions in the batteries.