J-PARC：鋰離子的運動測量！
ーJ-PARC MLF Muon 科學研究設施向公眾開放ー
綜合研究機構
中子科學中心
“在鋰離子電池的充電和放電過程中”
首次成功測量鋰離子的運動。
鋰離子：
正極中的鋰離子，
計算“表示熱運動引起的運動速度的自擴散係數”，
他表明“這取決於鋰離子濃度。”
這將導致尋找下一代電池材料和優化電極製造方法。
它是“東京理科大學高能加速器研究機構”的聯合研究。
鋰離子
運動測量
“離子擴散係數”是決定電池性能的重要因素。
常規測量方法：
在常規方法中，
它受電極製造方法和充電/放電條件的影響。
“獲得材料特定的擴散係數”很困難。
高強度質子加速器
“J-PARC”
在日本質子加速器研究中心“J-PARC”，
使用了一種稱為 μ 子自旋旋轉弛豫法 (μSR) 的技術。
研究了“充放電過程中正極材料鈷酸鋰中的鋰離子”。
鈷酸鋰
鋰離子
因此，
鋰離子的自擴散係數為
結果是“10 的負 12 次方 – 11 次方厘米每秒”。
該擴散係數顯示為“隨著鋰離子濃度的降低而增加”。
物質的微核磁場
波動和磁態
“μ子自旋弛豫法（μSR）”
當注入樣品的μ子衰變時，
檢測在自旋方向發射的正電子和電子。
μ子自旋是
找到感應磁場引起的方向變化，
研究了材料內部微小核磁場的波動和磁態。
（新開關）-Yahoo! 新聞
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
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