09/26/2014
No.0095 リチウムイオン電池 炭素系負極の深さ方向分析
活物質上に形成される皮膜(SEI:Solid Electrolyte Interface)の組成や膜厚は、リチウムイオン電池の劣化を敏感に反映するため、その分析は極めて重要である。この評価法としてX線光電子分光法(XPS)とオージェ電子分光法(AES)がある。特にAESは、装置内でSEM観察を行い、活物質1粒子について深さ方向分析が可能である。ここでは、炭素系負極(市販品)の深さ方向分析の事例から、XPSとAESで得られる情報について紹介する。
負極の深さ方向分析
AESエリア測定もしくはXPSによる深さ方向分析によって任意の領域の平均情報を得ることができる。XPSではリチウムのプロファイルまで明瞭にとらえられた。
◆新品
Fig. 1 SEM image and depth profile of anode active materials (new) by AES.
Fig. 2 Depth profile of anode active materials (new) by XPS.
負極活物質1粒子の深さ方向分析
◆新品
Fig. 3 SEM image and depth profile of anode active materials (new) by AES.
エリア測定(Fig.1)と比べて
(1)表面近傍における急峻な組成変化
(2)内部のO, F濃度は検出限界以下 |
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粒子間隙の情報を含まない、活物質粒子上の皮膜に限定した深さ方向分析が可能である。 |
◆長期使用品
Fig. 4 SEM images and depth profiles of anode active materials (long term used )by AES.
SEM観察の結果、長期使用品の活物質粒子表面は、微粒子状の物質に覆われており、凹凸が顕著であることがわかった。
デプスプロファイルより、長期使用にともなう皮膜形成の進行が示唆された。
また、局所的に異なるプロファイルを示し、アルミニウム(集電体由来と推定)の析出も認められた。
分析機能と原理
カテゴリー
電池
分類
リチウムイオン電池