島津製作所はリチウムイオン電池に関する分析・評価のトータルソリューションを提供します。
ご希望の評価事例をクリックいただきますと、各ソリューションの特設ページへご案内いたします。
正極
微小部の分析・導電性評価事例
- 活物質
- バインダー
- 導電助剤
- 微小部評価
- 形状評価
- 元素分布評価
- 充放電特性評価
正極は、アルミニウム箔の集電体上に活物質、バインダ、導電助剤の混合体を塗布した構造になっており、これらの成分の分布状態を評価することは、電池の性能向上、品質管理、不良解析などにおいて重要となります。
こちらでは、微小部の元素分布や導電性分布の評価を行った事例をご紹介します。
化学結合状態の分析事例
- 活物質
- 微小部評価
- 化学結合状態評価
- 元素分布評価
- 充放電特性評価
電極材の化学結合状態を評価することで,リチウムイオン電池の性能向上や改善が期待できます。
こちらでは、Mn、Co、Niの化合物における化学状態の違いを精度良く評価した事例、リチウム金属電池表層部のリチウムの分布を分析した事例をご紹介します。
活物質の物性評価・画像解析事例
- 活物質
- 物性評価
- 強度評価
- 粒子径評価
- 形状評価
リチウムイオン電池を構成する材料は、衝突、落下などの過大な力を受けた場合、部材の損傷や破壊により安全性や電池性能の低下を招くため、活物質など粒子の強度評価を行うことは重要です。また、粉末材料中に含まれる粗大粒子を検出することにより、性能面および安全性の低下を防ぐことができます。
こちらでは活物質粒子の強度評価と、粗大粒子の検出・画像解析を行った事例をご紹介します。
熱特性の評価事例
- 活物質
- 熱特性評価
- 安全性評価
- 寿命評価
リチウムイオン電池は過充電などにより,場合によって異常発熱を生じ,発火などのトラブルの恐れがあります。電池の安全性の検討のため各部材の加熱時の挙動の評価が必要です。こちらでは、熱特性の評価事例をご紹介します。
負極
負極活物質の充電状態評価
- 活物質
- 微小部評価
- 形状評価
- 物性評価
- 充放電特性評価
- In-situ評価
全固体リチウムイオン電池の実用化に向けた課題の1つが電極-固体電解質における界面抵抗の低減です。界面抵抗が大きいことで、界面におけるリチウムイオンの移動度が悪くなり、容量や出力が低下し、高速充放電が行えません。こちらでは、充電した全固体リチウムイオン電池の負極-電解質界面の表面電位を大気非暴露下で測定し、負極活物質の充電状態を評価した事例を紹介します。
正極・負極材料の電流分布評価
- 活物質
- 微小部評価
- 形状評価
- 物性評価
- In-situ評価
全固体リチウムイオン電池の実用化に向けた課題の1つが電極-固体電解質における界面抵抗の低減です。微視的スケールの形状観察や電流測定は、課題解決に向けた界面反応機構解明に繋がると考えられます。こちらでは、全固体リチウムイオン電池の正極・負極材料表面の形状と電流分布を大気非暴露下で測定した事例を紹介します。
活物質の物性・粒子特性評価事例
- 活物質
- 物性評価
- 強度評価
- 粒子特性評価
負極活物質として一般的である炭素系粒子は、充放電に伴う体積変化が少なく、導電性、リチウム拡散性も高い優れた材料です。電極の割れなどによる電池の劣化を防ぐために様々な手法が開発されており、性能向上のために粒子径、粒子形状、密度、比表面積、細孔分布などの物性値の最適化が図られています。
こちらでは、炭素系粒子の圧縮強度を測定した事例、活物質の比表面積/細孔分布測定を含む電池材料の様々な粒子特性評価事例を紹介します。
電解液中での微小部の観察・物性評価事例
- バインダー
- 添加材
- 微小部評価
- 形状評価
- In-situ評価
実際に電池が動作する環境下で部材の特性や状態を評価することは重要であり、負極の様々なソリューションの一つとして、電解液中での微小部評価を実現します。
こちらでは、実際に電池が動作する電解液中でバインダーの形状観察と物性評価を行った事例、二次電池における電解液中負極近傍の添加剤層の可視化を行った事例をご紹介します。
セパレータ
各種装置を用いた多面的評価事例
- 内部構造評価
- 微小部評価
- 粒子特性評価
- 物性評価
- 不具合評価
- 安全性評価
- 強度評価
- 形状評価
- 寿命評価
セパレータは正負電極間の短絡を防止すると同時にリチウムイオンをスムースに通過させる役割を担うものですが、一方では電池短絡などによる発熱時には電流を遮断する機能も併せ持っています。
こちらでは、多面的評価として、内部観察・微小部観察・細孔分布測定・引張試験を行った事例をご紹介します。
加熱環境下での多面的評価事例
- 物性評価
- 微小部評価
- 安全性評価
- 強度評価
- 寿命評価
- 形状評価
- In-situ評価
セパレータは、粗い表面性状を有する正極と負極に接触する形で設置されるため、高い機械的強度が求められます。また、充電の際などに温度上昇を伴うことから、ある程度の温度でも機械的強度を保っている必要があります。
こちらでは、突き刺し試験と引張試験における強度が温度変化に対してどのように変化するかを測定した事例、加熱環境下における細孔の形状変化を観察した事例をご紹介します。
電解液/固体電解質
不活性雰囲気下における成分評価事例
- 電解質
- 有機成分評価
- In-situ評価
電池構成要素のハンドリングやキャラクタリゼーションは、水蒸気や酸素の影響を受けない雰囲気下で行うことが好ましいと考えられます。
こちらでは、リチウム電池に一般的に用いられている有機電解液を、高純度アルゴン雰囲気下で測定した事例をご紹介します。
新品と劣化品との成分比較事例
- 有機成分評価
- 安全性評価
- 劣化評価
リチウムイオン電池用電解液に用いられる六ふっ化りん酸リチウムは、電解液中に含まれる微量水分により加水分解されます。この分解により生成するふっ化物イオンは電池性能に影響を与えるため、品質管理工程においては分解物の分析が重要となります。
こちらでは、新品試料と劣化した試料を比較分析した事例をご紹介します。
固体電解質膜の表層および界面の評価
- 微小部評価
- 元素分布評価
- 充放電特性評価
- 化学結合状態評価
リン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)はその電子伝導率の低さ、より高いサイクル耐久性、準備のしやすさから固体の超小型電池に広く用いられています。
こちらでは、原子層堆積法によって形成されたLiPON膜の表面およびバルクの化学的特性を確認した事例をご紹介します。
セル
電極構造の非破壊観察
- 内部構造評価
- 安全性評価
- 不具合評価
X線CT装置は非破壊で内部構造を観察できるため、リチウムイオン電池における不良品の解析、良品/ 不良品の比較、充放電前後の比較、サイクル試験における内部構造の観察に使われ、多くの場合、電池完成品を対象に利用されています。また、部材など微小部の三次元構造観察にも活用されています。
こちらでは、リチウムイオン電池の電極部を撮影した事例をご紹介します。
内部発生ガスの成分分析
- 有機成分評価
- 劣化評価
- 安全性評価
リチウムイオン電池の内部ガスは、繰り返しの充放電による電解液などの分解や、製造時に残留した水分が内部で反応し発生すると言われています。ガスが発生し内圧が高まると膨張・変形し、短絡の危険性などが高まりますので、リチウムイオン電池の安全性評価などを目的に内部ガスが分析されています。
こちらでは、当社独自の検出器を用いた内部ガスの一斉分析事例と、劣化評価事例をご紹介します。
セミナー動画
総合講演
リチウムイオン電池の評価・解析技術2023
粒子特性評価
粒子特性評価装置によるリチウムイオン電池材料の評価
有機成分評価
赤外とラマンによるリチウムイオン電池材料の測定例と不良解析
微小部評価
ナノスケール評価の最前線!SPMによる全固体LiBの電極界面イメージング
微小部評価
ArガスクラスターイオンによるLIB負極上のSEI被膜のXPS深さ方向分析
内部構造評価
X線CTを用いたリチウムイオン電池の品質検査
総合講演
リチウムイオン電池の評価・解析技術
粒子特性評価
リチウムイオン電池材料の粒子特性評価
有機成分評価
FTIRによるリチウムイオン電池材料の測定例と不良解析
微小部評価
SPMが見せる!全固体LiB電極材料の表面イメージング
微小部評価
LiBのグラファイト負極上に生成されたSEI被膜のXPS分析
内部構造評価
リチウムイオン電池向け X線CTシステムによる解析手法の提案
無機成分評価
最新型蛍光X線分析装置による正極材の価数評価
内部構造評価
マイクロフォーカスX線CTによるリチウムイオン電池セルの構造解析
微小部評価
走査型プローブ顕微鏡(SPM)で解決!
セパレータ評価から電解液中観察まで微小部評価
EPMAによるLIB正極の元素マッピングと状態分析
微小部評価
固体電解質LIPONと電極上のデンドライトの評価
有機成分評価
リチウムイオン電池の内部ガスや電解液組成の分析
粒子特性評価
電池材料粉体の粒子径、粒子形状評価~各種物性測定まで
熱特性評価
リチウムイオン電池材料の熱特性評価
物性評価
試験機によるリチウムイオン電池部材の強度評価