Xspecia™ - 特長

化学状態の評価ができる電池材料の例

●Ni, Co, Mn の3 元系正極材料の充放電過程における状態変化

左図は，3元系正極材料中のNiおよびCoの状態変化をXspeciaでとらえたものです。初期状態（充電前）から50%充電状態，100%充電状態，50%放電状態を経て100%放電状態（再初期状態）へと変化する過程を観察しました。この過程において，Ni周辺の化学結合状態変化の大きさが際立っています。初期状態と100%放電状態では約3価を示し，100%充電状態では約3.6価へ変化しています。それに対してCo周辺の状態変化量は約0.2価相当であり，CoよりもNiのほうが電荷補償への寄与が大きいことがわかります。
右図は，同じ試料を放射光施設（SPring-8，BL14B2）でXAFS測定した結果です。初期状態（SOC-0）では3価のLiNiO2に近いXANESスペクトルが得られ，100%充電時には吸収端がさらに高エネルギー側にシフトしており，Xspeciaから得られた結果と同様の傾向を示しています。

Energy [eV]

●Li 過剰系正極材料の化学結合状態変化

試料にX線を照射した際に生じる蛍光X線を，スリットを介して結晶の各位置でエネルギー毎に分光しライン検出器で検出します。この方式は『ポリクロ分光』と呼ばれ，島津製作所の持つ独自のX線技術により実現したシステムです。最大の特長は，通常のWDX（波長分散型蛍光X線分析）よりも優れたエネルギー分解能です。これまでの蛍光X線分析装置では見ることのできなかった，化学状態変化による蛍光X線のエネルギーシフトを捉えることができます。さらに，駆動部を持たない光学系により安定した測定を実現します。

Xspeciaは，優れたエネルギー分解能によって，化学状態変化によるケミカルシフトを検出することが可能です。このエネルギー変化を捉え『価数』という状態変化量へ変換します。この関係から，実試料の状態変化が定量的に直接分かります。

Xspeciaのソフトウェアは①測定条件画面，②スケジュール画面，③スペクトル表示および結果画面，④装置状態画面が一画面上に全て表示されているため，全ての情報を一度に確認することができます。