電池の仕組みを解明するイノベーションを実現 Innovation Gives Researchers Inside View of How Batteries Work
2023-02-09 ヒューストン大学(UH)
◆高感度顕微鏡によって、研究者達は、電池の性能を決定する電池電極表面の極めて薄く壊れやすい層であるSEI層を研究することができるようになりました。SEI層の化学組成や形態は絶えず変化しており、研究上の課題となっています。
◆研究チームは、干渉反射顕微鏡の原理を応用し、600ナノメートル（スペクトル幅約10ナノメートル）を中心とする光ビームを電極とSEI層に向けて照射し、反射させることに成功した。収集された光強度には、異なる層間の干渉信号が含まれており、SEIの進化プロセスに関する重要な情報を運び、研究者が反応プロセス全体を観察することを可能にします。
＜関連情報＞
- https://uh.edu/news-events/stories/2023/february-2023/0209023-researchers-develop-microscope.php
- https://www.nature.com/articles/s41565-023-01316-3
オペランド反射干渉顕微鏡による固体電解質界面ダイナミクスのイメージング。 Imaging solid–electrolyte interphase dynamics using operando reflection interference microscopy
Guangxia Feng,Hao Jia,Yaping Shi,Xu Yang,Yanliang Liang,Mark H. Engelhard,Ye Zhang,Chaojie Yang,Kang Xu,Yan Yao,Wu Xu & Xiaonan Shan
Nature Nanotechnology Published:09 February 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-023-01316-3
Abstract
The quality of the solid–electrolyte interphase is crucial for the performance of most battery chemistries, but its formation dynamics during operation are not well understood due to a lack of reliable operando characterization techniques. Herein, we report a dynamic, non-invasive, operando reflection interference microscope to enable the real-time imaging of the solid–electrolyte interphase during its formation and evolution processes with high sensitivity. The stratified structure of the solid–electrolyte interphase formed during four distinct steps includes the emergence of a permanent inner inorganic layer enriched in LiF, a transient assembly of an interfacial electrified double layer and a consequent emergence of a temporary outer organic-rich layer whose presence is reversible with electrochemical cycling. Reflection interference microscope imaging reveals an inverse correlation between the thicknesses of two interphasial subcomponents, implying that the permanent inorganic-rich inner layer dictates the organic-rich outer layer formation and lithium nucleation. The real-time visualization of solid–electrolyte interphase dynamics provides a powerful tool for the rational design of battery interphases.
