第1部 全固体電池の内部抵抗解析及び評価解析技術

(2023年8月25日 10:00〜11:30)

　環境規制の強化やカーボンニュートラル達成のために開発が盛んに行われている全固体電池について、 インピーダンス測定による内部抵抗解析事例について紹介するとともに、 当社における全固体電池の評価・解析技術について解説する。

1. 全固体電池開発の課題
   1. 全固体電池とは
   2. 全固体電池の開発の課題
2. 全固体電池におけるインピーダンス測定、内部抵抗解析事例
   1. 固体電解質のイオン伝導率測定
   2. 交流インピーダンス法を用いた内部抵抗解析
   3. 対称セル法と伝送線モデルを用いたRionの解析
3. コベルコ科研における全固体電池評価技術
   1. 固体電解質の最適化へのソリューション
      • 固体電解質の合成と評価
   2. コーティング層の最適化へのソリューション
      • 表面コート層の評価
   3. 電極・セル構造の最適化へのソリューション
      • 電極構造の解析
      • リチウムイオンパス、電子パスの解析
      • 低露点環境下の機械物性評価
   4. 電池特性制御・管理の最適化へのソリューション
      • サイクル試験、劣化解析
• 質疑応答

第2部 硫化物系固体電解質の構造、組織変化の解析

(2023年8月25日 12:10〜13:40)

　無機固体電解質の1つである硫化物系電解質は、酸化物系よりも高いイオン伝導度を有し、広い電位域において電気化学的に安定であることから、全固体電池への応用が期待されている。
　本講演では、硫化物系ガラス電解質に着目し、硫化物系固体電解質の構造、組織変化の解析として、透過型電子顕微鏡を用いた非晶質状態の直接観察やガラスの結晶化挙動を加熱その場観察できる実験技術について解説する。

1. 硫黄系ガラスセラミックス
   1. 全固体電池について
   2. Li2S-P2S5系固体電解質材料について
2. 透過型電子顕微鏡を用いた電池材料の構造・組織変化の解析について
   1. 電子回折法による構造解析
   2. ホローコーン暗視野法による微細構造観察
   3. 電子線PDF法による局所構造解析
   4. 高温TEMその場観察
3. 最近の研究から
• 質疑応答

第3部 断面STEM-EELS解析による全固体電池LATP/LCO 界面評価

(2023年8月25日 13:50〜15:20)

　本講義では、走査透過電子顕微鏡 (STEM) と電子エネルギー損失分光 (EELS) を用いた全固体リチウム電池固体電解質/正極界面の構造及び電子状態をナノレベル可視化する手法を詳細に解説する。また従来のスペクトル分解法を超えて、様々なタイプの界面のスペクトルデータに適用可能なデータ解析法の基本について述べる。

1. STEM分光法の概要
   1. STEMとEELS・EDX分析
   2. STEMスペクトラムイメージ (SI) 法
2. 次元削減による多変量スペクトル分解法 (MCR)
   1. なぜスペクトル分解か
   2. 主成分解析 (PCA) と非負値行列分解 (NMF)
   3. Log最大尤度法 (LLM)
   4. スペクトル分解における注意点
      1. 解の一意性問題
      2. 試料厚さの不均一性問題
3. STEM-EELS-SIによる固体電解質/正極界面の電子状態解析
   1. MCR-LLM解析
   2. PCAを使ったクラスター解析の基本
4. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第4部 In situ/operando電子顕微鏡法による全固体電池反応の可視化

(2023年8月25日 15:30〜17:00)

　全固体電池の電池反応は電極と固体電解質の界面近傍で起こっており、そのメカニズムを解明するためには、局所的な分析が必須である。
　本講座では、主に、透過型電子顕微鏡内で電池を充放電させる技術、および、それを用いたイオン濃度や電位の変化をオペランドで観察した結果について解説する。

1. はじめに
   1. 電子顕微鏡による電池解析の意義
   2. 電子顕微鏡の種類と観察例
2. その場電子顕微鏡技術
   1. 試料作製法
   2. その場観察用装置など
3. 電子線ホログラフィーによる電池内部の電位分布のその場観察
   1. 電子線ホログラフィーの原理
   2. 電子線ホログラフィーによる局所領域の電位分布その場観察
4. 電子エネルギー損失分光法によるその場観察
   1. 電子エネルギー損失分光法の原理
   2. 電子エネルギー損失分光法によるLi分布、遷移元素の電子状態観察
5. まとめ
• 質疑応答