J-PARC：Liイオンの運動測定！
Mesure du mouvement des ions Li !
Bewegungsmessung von Li-Ionen!
Movement measurement of Li ions!
鋰離子的運動測量！
ーJ-PARC MLF ミュオン科学研究施設・一般公開ー
総合科学研究機構
中性子科学センター「充放電中のリチウムイオン電池内」で、
「リチウムイオンの運動測定」に初めて成功した。
リチウムイオン：
リチウムイオンが正極中で、
「熱運動によって移動する速さを示す自己拡散係数」を求め、
「これがリチウムイオン濃度に依存すること」を示した。
次世代電池の材料探索および電極作製法の最適化につながる。
「東京理科大学、高エネルギー加速器研究機構」の共同研究です。
リチウムイオン
運動の測定「イオンの拡散係数」は、電池性能を決める重要な要素である。
従来の測定手法：
従来手法では、
電極作製法や充放電状態の影響を受けます。
「材料固有の拡散係数を得ること」は難しかった。
大強度陽子加速器
「J―PARC」大強度陽子加速器施設「J―PARC」で、
「ミュオンスピン回転緩和法（μSR）」という手法を用いた。
「充放電中の正極材料コバルト酸リチウム中のリチウムイオン」を調べた。
コバルト酸リチウム
リチウムイオンその結果、
リチウムイオンの自己拡散係数は、
「1秒当たり10のマイナス12乗―11乗cm」と分かった。
この拡散係数は、「リチウムイオン濃度の減少に従って増えること」を示した。
物質の微小核磁場
揺らぎや磁気状態「ミュオンスピン回転緩和法（μSR)」は、
- 試料に注入されたミュオンが崩壊時に、
- スピンの向きに放出する陽電子や電子を検出する。
ミュオンスピンが、
- 磁場を感じて起こす配向変化を求め、
- 物質内部の微小な核磁場の揺らぎや磁気的状態を調べた。
（ニュースイッチ） – Yahoo!ニュース
https://news.yahoo.co.jp/articles/8bcae4e50411506a7cd23e7fac574a0f002eba34
J-PARC : Mesure du mouvement des ions Li !
ーJ-PARC MLF Muon Science Research Facility ouvert au publicー
Organisation de recherche globale
Centre des sciences neutroniques
“Dans une batterie lithium-ion pendant la charge et la décharge”
A réussi pour la première fois à mesurer le mouvement des ions lithium.
lithium-ion :
Ions lithium dans l’électrode positive,
Calculer le “coefficient d’autodiffusion qui indique la vitesse de déplacement due au mouvement thermique”,
Il a montré que “cela dépend de la concentration en ions lithium”.
Cela conduira à la recherche de matériaux pour les batteries de nouvelle génération et à l’optimisation des méthodes de fabrication des électrodes.
Il s’agit d’une recherche conjointe de “Tokyo University of Science, High Energy Accelerator Research Organization”.
lithium-ion
mesure de l’exercice
Le “coefficient de diffusion des ions” est un facteur important qui détermine les performances de la batterie.
Méthode de mesure conventionnelle :
Dans la méthode conventionnelle,
Elle est affectée par la méthode de fabrication des électrodes et les conditions de charge/décharge.
“L’obtention de coefficients de diffusion spécifiques au matériau” était difficile.
accélérateur de protons à haute intensité
“J-PARC”
Au Japan Proton Accelerator Research Complex “J-PARC”,
Une technique appelée méthode de relaxation par rotation du spin du muon (μSR) a été utilisée.
“Les ions lithium dans le matériau d’électrode positive, l’oxyde de lithium-cobalt pendant la charge et la décharge” ont été étudiés.
Cobaltate de lithium
lithium-ion
par conséquent,
Le coefficient d’autodiffusion des ions lithium est
Il s’est avéré être “10 puissance moins 12 – puissance 11 cm par seconde”.
Il a été démontré que ce coefficient de diffusion “augmente avec la diminution de la concentration en ions lithium”.
Champ magnétique micronucléaire de la matière
Fluctuations et états magnétiques
“Méthode de relaxation par rotation des muons (μSR)”
Lorsque le muon injecté dans l’échantillon se désintègre,
Détecte les positrons et les électrons émis dans la direction du spin.
Le spin du muon est
Trouver le changement d’orientation causé par la détection du champ magnétique,
Les fluctuations et les états magnétiques de minuscules champs magnétiques nucléaires à l’intérieur des matériaux ont été étudiés.
(Nouveau commutateur) – Yahoo Actualités
J-PARC: Bewegungsmessung von Li-Ionen!
ーJ-PARC MLF Myon Science Research Facility für die Öffentlichkeit zugänglichー
Umfassende Forschungsorganisation
Zentrum für Neutronenforschung
“In einem Lithium-Ionen-Akku beim Laden und Entladen”
Erstmals ist es gelungen, die Bewegung von Lithium-Ionen zu messen.
Lithium-Ionen:
Lithium-Ionen in der positiven Elektrode,
Berechnen Sie den “Selbstdiffusionskoeffizienten, der die Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund thermischer Bewegung angibt”,
Er zeigte, dass „dies von der Lithium-Ionen-Konzentration abhängt“.
Dies wird zur Suche nach Materialien für Batterien der nächsten Generation und zur Optimierung von Elektrodenherstellungsverfahren führen.
Es ist eine gemeinsame Forschung der “Tokyo University of Science, High Energy Accelerator Research Organization”.
Lithium-Ionen
Trainingsmessung
Der “Ionendiffusionskoeffizient” ist ein wichtiger Faktor, der die Batterieleistung bestimmt.
Konventionelles Messverfahren:
Bei der herkömmlichen Methode
Sie wird durch das Herstellungsverfahren der Elektrode und die Lade-/Entladebedingungen beeinflusst.
„Materialspezifische Diffusionskoeffizienten zu erhalten“ war schwierig.
Protonenbeschleuniger mit hoher Intensität
“J-PARC”
Am Japan Proton Accelerator Research Complex „J-PARC“,
Es wurde eine Technik namens Myon Spin Rotation Relaxation Method (μSR) verwendet.
Untersucht wurden „Lithium-Ionen im positiven Elektrodenmaterial Lithium-Cobalt-Oxid beim Laden und Entladen“.
Lithiumkobaltat
Lithium-Ionen
als Ergebnis,
Der Selbstdiffusionskoeffizient von Lithiumionen ist
Es stellte sich heraus, dass es “10 hoch minus 12. Potenz – 11. Potenz cm pro Sekunde” war.
Es wurde gezeigt, dass dieser Diffusionskoeffizient “mit abnehmender Lithiumionenkonzentration zunimmt”.
Mikronukleares Magnetfeld der Materie
Schwankungen und magnetische Zustände
„Myon-Spin-Rotations-Relaxationsverfahren (μSR)“
Wenn das in die Probe injizierte Myon zerfällt,
Erfasst in Spinrichtung emittierte Positronen und Elektronen.
Der Myonenspin ist
Finden der Orientierungsänderung, die durch das Erfassen des Magnetfelds verursacht wird,
Fluktuationen und magnetische Zustände kleinster nuklearer Magnetfelder im Inneren von Materialien wurden untersucht.
(Neuer Switch)-Yahoo!-Nachrichten
Operando Muon Spin Rotation and Relaxation Measurement on LiCoO2 Half-Cell
ACS Applied Energy Materials
Introduction
Jump To Electric charge
is naturally transported by Li-ion in a Li-ion battery.
Therefore,
the dynamics of the Li+ ions in battery materials is one of the fundamental properties to explain and/or control the overall performance of the Li-ion battery.
Particularly,
a self-diffusion coefficient of Li+DLiJ, which represents the diffusion generated by the thermally activated fluctuation of Li-ions,
is an intrinsic property of each material for describing the ion dynamics.
However,
there are currently no suitable techniques for detecting DLiJ in the materials, including magnetic ions.
Through the observation of a fluctuating nuclear magnetic field,
a positive muon spin rotation and relaxation (μ+SR) technique
has recently been recognized as an appropriate tool to detect DLiJ even in materials such as magnetic ions.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.2c02175
J-PARC｜Japan Proton Accelerator Research Complex｜J-PARC｜Japan Proton Accelerator Research Complex