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電気化学反応可視化コンフォーカルシステム ECCS B310型

リチウムイオン二次電池などの内部可視化で
研究・開発をスピードアップ

 
電気化学反応可視化コンフォーカルシステム ECCS B310型 写真
リアルカラーコンフォーカル光学系を開発した
レーザーテックだからこそなし得た
電池のリアルタイム内部観察

⇒充放電中の電極断面(表面)の色変化、形状変化を観察・定量化
※ 断面観察では電極の収縮を観察・定量化できます!

以下のご目的などにお薦めです!

 
■電池全般
・イオンパス及び電子パス抵抗比の検証
・デンドライトの発生条件、及び発生後の挙動を明確化
・レート特性を可視化
・サイクル劣化を可視化
・温度特性を可視化
・ナトリウム電池、固体電池、グラファイトシート等の
 次世代電極評価
・フルセル、ハーフセル対応可能
■負極
・インターカレーションを可視化
・膨張収縮のリアルタイム観察
・色によるグラファイト負極のステージ解析
■正極
・Liイオン放出、収蔵を可視化
・膨張収縮のリアルタイム観察
■電解液
・ガス発生を可視化、さらに発生場所の確認
・添加剤の効果の検証
■導電助剤
・電力集中を可視化
・分散状況をインターカレーションで可視化
・カーボンナノチューブの効果の検証
■バインダー
・活物質同士の結着性の検証
・集電箔と活物質の結着性の検証
■セパレーター
・材料違いによるインターカレーションへの影響確認
・セラミック等のコーティングによる反応分布への
 影響確認
 
■測定例
◆観察事例@ : 高倍率観察
 

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グラファイト系の負極では、充電時いくつかのステージを経由し、最終的にすべての層間にリチウムイオンが挿入されたSOC100%に到達。この時、電極活物質の色は金色に変化する。充電前のグレーから青→赤→金と充電中の色の変化から反応分布を解析。
作用極:球状黒鉛
対極:Li箔
充放電レート:0.3C
セル:断面観察ブロックセル
 
◆観察事例A : 反応分布の観察

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充電時に反応が不均一になり、セパレーターに近い所のみ反応。
その結果、電力集中が起こる事によりデンドライトの析出を確認。
負極:グラファイト
正極:コバルト酸リチウム
充放電レート:1.5C
セル:断面観察ブロックセル
 
◆観察事例B : デンドライトを可視化

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高レート、過充電によりデンドライトが発生。充電終了後のRest時にデンドライトが収縮。放電終了後のRest時にデンドライトからLi拡散が起こり負極に充電される。
負極:球状黒鉛
正極:NCM
充放電レート:4C
セル:断面観察ブロックセル
 
◆観察事例C : Si電極初期充電

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断面方向から活物質の膨張、収縮を可視化し、充放電曲線と共に厚み解析が可能。
作用極:55μm厚み80%重量比シリコン
/ケッチェンブラック・ポリイミドバインダー
対極:Li
充放電レート:0.1C
セル:断面観察ブロックセル
 
Si電極初期充電グラフ  
◆観察事例D : 膨張収縮解析
 
膨張収縮解析図
 
防長収縮解析図
◆観察事例E : デンドライト解析
 
デンドライト解析図
 
デンドライト解析グラフ
 
*他にもレーザーテックはこんな技術も持ってます!
<塗工ムラ スキャニングシステム TSS20>
リチウムイオン電池の電極シートの塗工工程管理、品質向上に最適な検査機
塗工ムラ スキャニングシステム TSS20
【用途例】
−スラリーの安定的な分散、及び粘度の均一性の管理
−ダイコ―タ―のチューニング(ギャップ、ポンプ圧)
−プレスロールの精度管理
電極シート表面の厚み分布例 静電容量分布例
電極シート表面の厚み分布例 静電容量分布例
新開発のインダクタンスセンサーにより、指定領域内全面での正極、負極それぞれの集電箔から活物質表面までの塗工の厚み分布をサブミクロン単位の高精度で可視化。
インダクタンスセンサーと一体化した静電容量センサーで、活物質層内のバインダー(結着材)、導電助材等の添加物の分散状態、及び電池性能に悪影響を及ぼす凝集箇所などを可視化。
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