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エネルギー貯蔵

二次電池は、携帯電話、タブレット、ラップトップなど、私たちが日常的に使用する多くの電子機器や、一般的になりつつある電気自動車に電力を供給します。 効果的なエネルギー貯蔵に対する需要が高いため、産業研究では、充電速度、エネルギー密度、および寿命に関して最適化された特性を備えたバッテリーの開発が続けられています。 WITecのイメージングシステムにより、リチウムイオン電池や燃料電池の特性を包括的に評価することができます。ラマンイメージングにより、電池デバイス内の電解質溶液と電極材料の分布を可視化し、さらに、それらの結晶化度を把握することができます。それは、例えば、表面構造の研究に用いる際に、ラマンイメージングを補完的な画像技術として組み合わせ、より理解を深めるといったことができます。

2019年、リチウムイオン電池の開発が評価され、John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham、吉野 彰の3名はノーベル化学賞を受賞しました。 テキサス大学オースティン校のJohn B. Goodenoughの研究グループは、科学研究にWITecのalpha300ラマン顕微鏡を使用しています。

窒素やアルゴンなどの保護雰囲気下でのサンプル処理は、半導体や自動車産業などの多くの製造プロセスで必要になります。 WITec顕微鏡には、環境エンクロージャー内でのリモート操作を可能にする自動コンポーネントを装備できます(Gray et al. 2020, DOI:10.1063 / 5.0006462)。 ラマン測定のすべてのステップは、WITecのSuiteFIVEソフトウェアと直感的なEasyLinkハンドヘルドコントローラーで制御されます。 ボタンをクリックするだけで、システムのセルフアラインメントとセルフキャリブレーションも可能です。

環境エンクロージャー内のWITec alpha300
環境エンクロージャー内のWITec alpha300 apyron 完全自動ラマン顕微鏡 (環境エンクロージャーご協力 MBRAUN, Garching, Germany

アプリケーション例

リチウムイオン電池の白色光画像とラマン画像の重ね合わせ像
リチウムイオン電池の白色光画像とラマン画像の重ね合わせ像。負極は、グラファイト(シアン)とアモルファスカーボン(青)、セパレーターは、ポリプロピレン(黄)とポリエチレンシート(緑)、正極は、リチウム酸化物(赤)とアモルファスカーボン(青)でそれぞれ構成されています。 サンプルご提供:Timo Sörgel, Gerhard Schneider (Institut für Materialforschung, Hochschule Aalen, Germany)
高速サイクルのリチウムイオン電池の正極のRISE(Raman-SEM)画像
高速サイクルのリチウムイオン電池の正極のRISE(Raman-SEM)画像。繰り返し充電による変化は、リチウム酸化物粒子の組成に影響を与えます。サンプルご提供:Dean Miller (Tescan USA)
電気化学的に堆積されたLi(NiMnCo)O2粒子のRISE(Raman-SEM)画像
電気化学的に堆積されたLi(NiMnCo)O2粒子のRISE(Raman-SEM)画像。 異なる色は、異なる局所的なコバルトとニッケルの濃度を示します。 挿入図はラマン画像を示しています。 スケールバーは両方の写真で10µmを示しています。 サンプルご提供:Timo Sörgel, Gerhard Schneider (Institut für Materialforschung,Hochschule Aalen, Germany)

相関ラマンイメージング

WITecのソリューションは、さまざまなイメージング技術を組み合わせて、同じ領域でサンプル位置から補足情報を提供するコリレーション解析ができます。 1つの顕微鏡システムに統合可能な組み合わせには、共焦点ラマンイメージング原子間力顕微鏡(AFM)走査型近接場光学顕微鏡(SNOM)、および走査型電子顕微鏡(SEM)が含まれます。 共焦点ラマン顕微鏡は化学情報を提供し、蛍光(フォトルミネッセンス)イメージングは、セットアップに追加することなく実行できます。 AFMは、形状、構造のほか、弾性率や凝着力などの物理的特性を測定します。SEMは非常に高い解像度で表面構造を示します。 SNOMの高解像度測定は、光学回折限界を超える可能性があります。さらに、時間相関単一光子計数(TCSPC)形状測定のソリューションも利用できます。すべてのWITec機器構成は、システムを新しい要件または拡張された要件に適合させるために、導入後にもアップグレードができます。


アプリケーションノート

アプリケーションノート 電池研究


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お客様の研究におけるラマンイメージングの可能性についてご興味がある方は、ぜひオックスフォード・インストゥルメンツのWITecまでお問い合わせください。当社のスペシャリストが対応します。

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