로투스 바카라 내부의 반응 불균형 시각화

Kyoto University의 연구 그룹, 인간 및 환경 연구 대학원, Yoshiharu Uchimoto 교수, 그리고 Yuki Orikasa 조교수 (현재 Ritsumeikan University 부교수)는 Ritsumeikan University, National Advanced Industrial Science and Technology, Ltd, Ltd, Ltd, Kri Co, Ltd와 협력하여 일하고 있습니다¹내부 비 불균일 반응 현상이 시각화되었으며 그 원인이 설명되었습니다 실제 로투스 바카라 설계에는 시행 착오와 같은 많은 요소가 포함되어 있지만이 기사의 결과를 사용하여보다 과학적 관점에서 고성능 로투스 바카라를 설계 할 수 있습니다 전기 자동차의 마일리지를 늘리기 위해 2 차 로투스 바카라 개발에 적용될 것으로 예상됩니다

이 연구는 2016 년 5 월 19 일 오후 6시 (일본 시간) 영국에서 예정되어 있습니다Nature Publishing Group의 온라인 과학 잡지 "과학 보고서"

리튬 이온 로투스 바카라는 휴대폰, 스마트 폰 및 랩톱 용 로투스 바카라로 널리 사용됩니다 최근 몇 년 동안 전기 자동차 및 전기 저장의 확장이 가속화되었으며 로투스 바카라가 훨씬 커졌습니다 많은 연구자들은 로투스 바카라 내에서 불균일 한 반응이 로투스 바카라 성능에 영향을 미치는 요인으로 관여하지만 실험적 검증 및 분석을위한 도구는 거의 없다고 예측했습니다 또한, 불균일성은 로투스 바카라 내의 전자 및 이온 전도도의 차이로 인한 것으로 생각되었지만 실제로 이것을 측정 할 방법은 없었다

이 연구에서, 이종 반응 현상을 시각화하기 위해 2 차원 데이터를 얻을 수있는 X- 선 흡수 분광학 측정²수행되었습니다 또한 리튬 이온 로투스 바카라의 전자 및 이온 전도도를 측정하는 방법을 설정했습니다 상기 방법을 사용하여, 우리는 성능이 다른 리튬 이온 로투스 바카라의 전극을 분석 한 결과, 전극 내부의 반응 불균형은 이온 전도에 의해 결정되는 것으로 나타 났으며, 이는 성능에 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다

이 결과는 리튬 이온 로투스 바카라의 실제 설계에 기여하며 로투스 바카라 성능을 향상시키는 데 유용합니다 특히, 비 균일 반응은 대형 로투스 바카라에서 두드러 지므로 자동차 용 리튬 이온 로투스 바카라 설계에 적용될 것으로 예상되며, 긴 마일리지와 높은 안전성이있는 로투스 바카라를 실현할 수 있습니다

이 연구의 일부는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (NEDO)이 공동으로 홍보하는 혁신적인 저장소 로투스 바카라 (Rising Project : 프로젝트 리더 인 Kokumi Zenhachi)를위한 기본 연구 프로젝트의 일환으로 수행되었습니다

리튬 이온 로투스 바카라는 소형 휴대용 장치에서 전기 자동차와 같은 대형 저장 장치에 이르기까지 현대의 필수 로투스 바카라입니다 리튬 이온 로투스 바카라는 에너지를 저장하는 2 개의 전극과 이온이 앞뒤로 이동할 수있는 전해질로 구성됩니다 전극은 리튬 이온을 저장하는 활성 재료, 전자 전도 경로를 형성하는 전도제 및 결합하는 바인더로 구성되어 있으며, 전극은이 공간에 전해질이 존재하는 매우 복잡한 구조를 가지고있어 이온 전도 경로를 생성합니다 도 1은 혼합물 전극의 개략도를 보여준다 리튬 이온 로투스 바카라의 전하/배출 반응은 전해질로부터 공급 된 이온과 외부 회로에서 공급 된 전자 사이의 반응을 통해 진행됩니다 반응이 발생하는 혼합물 전극에서, 전자 및 이온 전도에 많은 저항 성분이 있으며, 전자와 이온 저항 사이의 균형이 로투스 바카라 성능에 영향을 미칠 것으로 추정된다 혼합물 전극의 제조 조건이 특성에 큰 영향을 미친다는 것이 경험적으로 인식되었으며, 우리는 성능을 향상시키기 위해 시행 착오에 의해 전극 구조를 최적화했습니다 리튬 이온 로투스 바카라의 성능을 더욱 향상시키기 위해서는 전극 내부에서 발생하는 현상을 직접 관찰하고, 특성 제어 인자를 명확히하고, 이상적인 반응을 유도 할 혼합물 전극을 설계해야합니다 혼합물 전극에서, 반응 이질성은 전자와 이온 전도 사이의 균형에 의해 야기된다 비 균일 반응은 특정 영역의 낮은 전극 활용 및 악화를 촉진하므로 반응 분포의 발생을 이해하고 결합 된 전극의 설계 에서이 결과를 반영하는 것이 매우 중요합니다 그러나, 로투스 바카라 충전 및 배출 반응 중에 모니터링 될 수있는 전위 및 전류 정보는 전체 혼합물 전극에 대한 정보를 반영하며 전극의 반응 부위 및 저항을 직접 측정 할 수 없다 혼합물 전극에서 반응 이질성을 직접 측정하려면 새로운 기술이 필요하다 또한, 일반적으로 리튬-이온 로투스 바카라 혼합물 전극의 반응을 제어하는 전자 전도도 및 이온 전도도를 분리하고 측정하기가 어려웠다 다시 말해, 리튬 이온 로투스 바카라의 결합 된 전극을 설계 할 때 두 가지 측정 방법이 개발되어야합니다 불균일 반응 현상의 직접 측정 및 전자 및 이온 전도도 측정의 분리는 모두 함께 논의되어야합니다

이 연구에서, 우리는 동일한 조성물과 다른 로투스 바카라 성능을 갖는 혼합물 전극을 표적화했다 먼저, 2 차원 영상화 X- 선 흡수 분광법을 사용하여 혼합물 전극 내의 단면 방향으로 비 균일 반응 현상을 측정 하였다 X- 선 흡수 분광법을 사용하면 리튬 이온의 수입 및 출구와 관련된 전이 금속의 산화 및 산화 산화 및 산화 산화를 사용하여 전극 활성 재료의 원자가를 추정하여 충전 된 양의 지표를 제공합니다 이번에는 2 차원 검출기를 사용하여 혼합물 전극의 각 위치에 대한 충전 상태를 매핑했습니다 또한 Ritsumeikan University SR Center는 더 넓은 지역에서 정보를 얻기 위해 큰 빔을 만들 수 있습니다³에서 수행되었습니다 도 2는 방전 동안 추출 된 혼합물 전극의 단면의 불균일 반응 매핑을 보여준다 반응은 혼합물 전극에서 큰 갭 (다공성)을 갖는 전극에서 균일하게 진행되는 반면, 반응은 전극과 전해질 사이의 계면에서 우선적으로 진행되며, 이는 내부에 큰 억제가 있음을 나타낸다

또한, 우리는 혼합물 전극에서 전자 및 이온 전도도를 분리하고 측정하기 위해 6 개의 단자를 측정하고 측정을 수행하는 측정 방법 (도 3)을 개발하고 측정을 수행했다 결과적으로, 혼합물 전극의 이온 전도도는 전자 전도도에 비해 매우 작고, 다공성이 작을 때 이온 전도도가 더 작아지는 것으로 밝혀졌다 상기로부터, 이온 전도는 리튬-이온 로투스 바카라의 실제 조합 전극에서 속도 제한 일 가능성이 높으며, 반응 이질성이 지배적 인 요인이라는 것이 입증되었다

이번에 얻은 정보를 사용하여 결합 된 에이전트 전극을 설계함으로써 리튬 이온 로투스 바카라의 성능을 추가로 개선 할 수 있습니다 또한, 이번에 적용된 2 차원 영상화 X- 선 흡수 분광법 및 전자-이온 전도도 분리 측정 방법은 조합 전극에서 발생하는 현상을 분석하는 도구로 널리 적용될 것으로 예상된다 반응 이질성과 전자 및 이온 전도도 인자를 결합한 기본 이론에 기초한 혼합 전극의 설계 및 개발은 세계 최상위 수준에서 일본의 로투스 바카라 산업의 지속적인 존재에 기여할 수 있습니다

그림 1 리튬-이온 로투스 바카라 혼합물 전극의 회로도, 전자는 현재 수집기 측에서 공급되고 리튬 이온이 전해질 측면에서 공급됩니다

그림 2 : 동일한 조성물 및 다른 다공도를 갖는 리튬 이온 로투스 바카라 혼합물의 단면에있는 2 차원 이미징 X- 선 흡수 분광법 측정 결과 (상단 : 전극 표면, 하단 : 현재 수집기 측면 : 현재 수집기 측면), 반응 진행, 다공성이 더 눈에 띄지 않게, inhomealiety는 더욱 눈에 띄지 않습니다

그림 3 리튬 이온 로투스 바카라 혼합 전극에서 전자-이온 전도도를 분리하고 측정하는 방법의 개략도

제목 :“리튬 이온 로투스 바카라 복합 전극의 이온 전도는 단면 반응 분포”
저자 :Yuki Orikasa, Yuma Gogyo, Hisao Yamashige, Misaki Katayama, Kezheng Chen, Takuya Mori, Kentaro Yamamoto, Titus Masese, Yasuhiro Inada, Toshiaki Ohta, Zyun Siroma, Shiro Kinoshitat, Hajime kinoshitat Arai, Zempachi Ogumi 및 Yoshiharu Uchimoto
게시 된 잡지 :과학 보고서
doi : 101038/srep26382

 

¹에너지 밀도가 높은 2 차 로투스 바카라는 휴대 전화 및 랩톱과 같은 휴대용 장치의 중앙 전원으로 사용됩니다 최근에는 하이브리드 차량, 전기 자동차, 여객기 및 대형 저장 로투스 바카라에 사용되었습니다 주요 성분은 양의 및 음성 전극 및 유기 전해질 및 리튬 이온이 이동하여 전하 및 배출 반응이 진행됩니다 모바일 전원으로 사용될 때 개발의 궁극적 인 목표는 크기를 높이고 안전성을 향상시키고 크기를 향상시키는 것입니다[참조로 돌아 가기]

²물질에서 원자의 전자 구조 및 고 에너지 X- 선으로 샘플을 조사하고 관심 요소에 고유 한 에너지로 X- 선의 흡수 속도를 관찰함으로써 인접한 원자와의 결합과 같은 국소 구조와 같은 국소 구조에 대한 정보를 얻는 분석 방법 실험은 종종 싱크로트론 방사선 시설에서 수행됩니다[참조로 돌아 가기]

³일본 사립 대학교가 소유 한 유일한 싱크로트론 방사선 시설은 시가 현 쿠사 츠시에있는 Ritsumeikan University의 Biwako Kusatsu 캠퍼스에 있습니다 거의 빛의 속도로 이동하는 전자의 궤도가 전자기 힘에 의해 변할 때, 전자기파는 접선 방향으로 생성되고 전자기파를 싱크로트론 방사선이라고합니다 SR 센터는 학계 및 산업의 로투스 바카라 필드의 많은 사용자가 사용 할뿐만 아니라 학부생의 실험 커리큘럼에서 대학 내의 첨부 된 시설로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]