X-Spectrum社 LAMBDA (ラムダ) X線検出器　使用事例 (バッテリー電圧フェード解析)

2022/04/28

はじめに

株式会社ジェピコはドイツに本社をおくX-Spectrum社との協業を開始し、
国内の研究機関・大学・研究者様への拡販を開始 致しました。
世界各国で導入が進む同社の検出器システムで、「より早く・より大きく・より正確に。」
皆様の研究をさらに加速いただけます。
本ページにて、X-Spectrum社の主力検出器「LAMBDA(ラムダ)」の事例をご紹介いたします。

　　【LAMBDA 750K カメラによるバッテリーの電圧フェードの解析】

▼サブタイトル：
<リチウム過剰層状酸化物 (LRLO) における極小欠損の特定>

▼事例概要：
米国の大学の国際研究チームが、LAMBDA 750K カメラでナノスケールプロセスを観察することによって、
LRLO バッテリーの電圧フェードの要因を発見しました。

▼事例詳細

・リチウム過剰層状酸化物 (LRLO)研究背景

リチウム過剰層状酸化物 (LRLO) は、電気自動車用二次電池の性能向上の為の材料として有望視されています。しかし、電圧フェードと呼ばれる現象；(充電と放電のサイクルを繰り返すことによって電圧が低下し、それにともない電池が保持できるエネルギー量が低下する現象) が一つの悩みの種として考えられていました。米国の大学の国際研究チームが、このプロセスがナノスケールでどのように起きるのかを解明しました。

・リチウム過剰層状酸化物 (LRLO)研究結果

米国の研究所の放射光施設とドイツの放射光研究センターの共同研究により、充電中にLRLO 材料にナノスケール欠損の移動体ネットワークが形成され、充電を繰り返すと転位密度が増加することが判明しました。これらの転位がリチウムの局所的な環境を大きく変化させ、電圧フェードの一因となることがわかりました。この発見により当チームは、カソードを熱処理することで欠損の大部分を除去し、元の電圧を回復させることが可能であることを示しました。
LRLO ナノ粒子と比較用として従来の層酸化物を三次元ブラッグコヒーレントX線回折イメージング (BCDI)にかけ転位の形成を明らかにしました。

・研究結果を展開するために

BCDI 技術により、充電中のナノ粒子内部を動作条件下で、そしてナノスケール分解能にて直接イメージングすることが可能となります。今回の測定は、LAMBDA 750K 検出器を用いて行われ、小さなピクセルサイズが当実験の成功に大きく起因しています。

「コヒーレント実験では、''Speckles'' と呼ばれる干渉パターンを測定します。」
(当ドイツ研究センターの研究者)

「このようなBCDI 研究を成功させるためには、''Speckles'' は検出器のピクセルサイズに対して、
ある一定の小ささである必要があります。」
(当ドイツ研究センターの研究者)

今回の場合、少なくとも 5 ピクセルをカバーする必要がありました。
LAMBDA 750K 検出器の 55 ㎛ × 55 ㎛のピクセルサイズは、従来の検出器よりも2分の1 の小ささを実現しています。
*LAMBDA 検出器の詳細情報はこちらまで

「X線回折装置にて到達可能な最小ビームサイズに制限があるため、LAMBDA 検出器の小さなピクセルサイズは、
実際に実験を行う上で非常に重要なファクターでした。」
(当ドイツ研究センターの研究者)