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J-GLOBAL ID：201702280317067145   整理番号：17A0575005

合金アノードの大きい体積変化の低減のためのナノ細孔物質を如何に使用できるかについてのX線顕微鏡を用いる理解

Using X-ray Microscopy To Understand How Nanoporous Materials Can Be Used To Reduce the Large Volume Change in Alloy Anodes

著者 (5件)： COOK John B. (UCLA, California, USA) ,  LIN Terri C. (UCLA, California, USA) ,  DETSI Eric (UCLA, California, USA) ,  WEKER Johanna Nelson (SLAC National Accelerator Lab., California, USA) ,  TOLBERT Sarah H. (UCLA, California, USA)
資料名： Nano Letters  (Nano Letters)
巻： 17  号： 2  ページ： 870-877  発行年： 2017年02月 
JST資料番号： W1332A  ISSN： 1530-6984  CODEN： NALEFD  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 短報  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： スズ金属はその高いエネルギー密度により,リチウムイオン電池のグラファイトを置き換える負極材料として魅力的である。しかし,スズはリチウムとの合金化により大きい体積変化を生じ,粒子の粉末化,最終的には短い繰返し寿命をもたらす。一方,ナノ細孔物質は電池寿命を非細孔材料の観測値を超えて伸ばすことが示された。多孔質合金アノードはリチウムイオン電池においてエネルギー密度を顕著に増大させる可能性をもつが,ナノスケール構造が電気化学的に誘起される体積変化を如何に低減させるかの基本的物理についてはよく判っていない。本報はX線透過顕微鏡のその場観測を用いてナノ細孔スズの繰返し安定性の増強を支配する機構の理解を試みた。ナノ細孔スズは内部細孔性および特異なナノスケール構造によりリチウム化後の面積膨張は非細孔スズに比べて6桁小さいことを見出した。またナノ細孔スズの膨張は非細孔スズに比べて緩やかであった。本研究に使用した顕微鏡の分解能は30nmであり,リチウム化/脱リチウム化における細孔構造の直接観察が可能であった。ナノ細孔スズが第一挿入/脱挿入サイクルにおいて多孔性を維持することを見出した。完全に閉鎖した細孔は機械的に不安定であり,電解質が接近できず,短寿命をもたらすので,この観察結果は重要である。高いX線コントラストをもつことからスズを用いたが,本研究の結果は体積変化による繰返し劣化の問題を抱えるケイ素など他の合金タイプ材料にも一般的であるに違いない。

シソーラス用語： *リチウムイオン電池 ,  *電極材料 ,  *スズ合金 ,  *マグネシウム含有合金 ,  脱金属 ,  *多孔質体 ,  エネルギー密度 ,  X線顕微鏡 ,  *その場観察 ,  繰返し試験 ,  電極過程 ,  吸着平衡 ,  サイクリックボルタンメトリー
準シソーラス用語： 体積変化 ,  脱合金化 ,  窒素吸着 ,  電池寿命

分類 (3件)： 電極過程  (CB07040U) ,  顕微鏡法  (BK01040E) ,  二次電池  (YB04030K)

タイトルに関連する用語 (7件)： 合金 ,  アノード ,  体積変化 ,  ナノ細孔 ,  物質 ,  X線顕微鏡 ,  理解