06/11/2020
No.0409 XRDによるLIB黒鉛負極の非破壊充電状態マッピングとサイクル劣化解析
リチウムイオン電池の充放電反応は活物質の構造変化を伴い、その様子は、透過力の高いX線を用いてXRD測定を行うことで、非破壊で可視化することが可能である。ここではラミネートセルについて100サイクル毎に黒鉛負極の充電状態をマッピングし、反応の均一性を評価し、劣化解析について行った結果を示す。
マッピング測定方法・特徴
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| X線の照射位置を変えながらX線回折測定 |  |
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| 黒鉛は充電状態によってステージ構造が異なり、LiC6とLiC12の強度比率から各位置のLi挿入量を推察可能 |
メリット
・非破壊で充電状態を推測可能（二相共存系材料）
・サイクル劣化の経時変化を同一試料で評価可能 | |
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事例：サイクル前後の黒鉛負極充電ムラ
＜ラミネートセル構成＞
正極：NCM523
負極：人造黒鉛
電解液：1M LiPF6 EC：DEC=3:7(vol比)
＜サイクル条件＞
1Cレート 100サイクル毎に0.1C |
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.png "ラミネートセルのサイクル特性")
ラミネートセルのサイクル特性
| 黒鉛負極のマッピング測定結果 | |
| ＜測定条件＞1Cで4.2Vまで充電後、40×70mmの範囲を縦20点×横20点＝400点をXRD測定。LiC6/LiC6+LiC12比率をマッピング。 |
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.png "0.1C容量とLiC6/（LiC6＋LiC12）強度比平均の対比")
0.1C容量とLiC6/（LiC6＋LiC12）強度比平均の対比
サイクルに伴い局所的に黒鉛負極の充電状態が低い部位が存在し、劣化に伴い負極の充電状態が低下 |
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カテゴリー
自動車, 電池
分類
リチウムイオン電池