(57)【要約】【課題】分析対象の試料における電子伝導ネットワークを得ることができる分析装置を提供する。【解決手段】分析装置１０は、測定器１と、計算手段２と、画像生成手段３とを備える。測定器１は、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって分析対象の試料の抵抗分布を測定する。計算手段２は、測定された抵抗分布に基づいて電流分布を求める対象領域を構成する複数の点の各々における電位を求め、その求めた電位に基づく電流の分布を示す電流分布を計算する。画像生成手段３は、電流分布に基づいて、電流分布を示す画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型広がり抵抗顕微鏡法によって分析対象の試料の抵抗分布を測定する測定器と、
前記測定された抵抗分布に基づいて電流分布を求める対象領域を構成する複数の点の各々における電位を求め、その求めた電位に基づく電流の分布を示す電流分布を計算する計算手段とを備える分析装置。
【請求項２】
前記測定器は、更に、前記抵抗分布と同時に前記試料の表面凹凸を測定する、請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記計算された電流分布を示す画像を生成する画像生成手段を更に備える、請求項１または請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記画像生成手段は、更に、前記抵抗分布を示す画像を生成する、請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
前記画像生成手段は、更に、前記試料の表面凹凸を示す画像を生成する、請求項３または請求項４に記載の分析装置。
【請求項６】
前記計算手段は、更に、前記電流分布に基づいて電流のヒストグラムを生成する、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項７】
前記計算手段は、更に、前記抵抗分布に基づいて前記試料の抵抗のヒストグラムを生成する、請求項６に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極の評価装置が知られている(特許文献１)。この電極の評価装置は、リチウムイオン電池等の電極を評価するものであって、活物質とバインダーとを含む活物質層が、集電体上に形成されてなる電極の活物質層および集電体を含む断面の観察像と、断面に存在する個々の活物質の導電性評価結果とを相関させることにより、電池内における電気的に活性な活物質の分布状態を測定するものである。
【０００３】
また、電極材料の定量化装置が知られている(特許文献２)。この電極材料の定量化装置は、電極中の材料の分布の情報を取得する材料分布取得手段と、電極中の抵抗の分布の情報を取得する抵抗分布取得手段と、材料の分布の情報と抵抗の分布の情報とから散布図を作成する散布図作成手段と、散布図を複数の領域に分割する分割手段と、分割された領域に基づいて電極を構成する材料の定量化を行う定量化手段とを備える。
【０００４】
即ち、電極材料の定量化装置は、走査型広がり抵抗顕微鏡法(ＳＳＲＭ法)によって電極の抵抗分布を測定し、その測定した電極の抵抗分布に基づいて活性な活物質と不活性な活物質との割合を見積もる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８１３６２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電池等の電子デバイスにおいては、電子伝導ネットワークの理解が不可欠であり、その微視的な解析が重要である。従って、走査型広がり抵抗顕微鏡法(ＳＳＲＭ法)に対する注目が集まっている。
【０００７】
しかし、ＳＳＲＭ法を用いた解析では、電子伝導ネットワークが顕わになっていない。
【０００８】
そこで、この発明の実施の形態によれば、分析対象の試料における電子伝導ネットワークを得ることができる分析装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、分析装置は、測定器と、計算手段とを備える。測定器は、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって分析対象の試料の抵抗分布を測定する。計算手段は、測定された抵抗分布に基づいて電流分布を求める対象領域を構成する複数の点の各々における電位を求め、その求めた電位に基づく電流の分布を示す電流分布を計算する。
【００１０】
計算手段は、抵抗分布に基づいて対象領域の各点間に流れる電流を求めるので、電子伝導ネットワークを得ることができる。特に、電流が流れる経路を想定することが困難である系においても、電子伝導ネットワークを得ることができる。
【００１１】
（構成２）
構成１において、測定器は、更に、試料の抵抗分布と同時に試料の表面凹凸を測定する。
【００１２】
従って、試料の凹部および／または凸部における電子伝導を分析できる。
【００１３】
（構成３）
構成１または構成２において、分析装置は、画像生成手段を更に備える。画像生成手段は、計算された電流分布を示す画像を生成する。
【００１４】
従って、試料の電子伝導ネットワークを視覚的に得ることができる。
【００１５】
（構成４）
構成３において、画像生成手段は、更に、抵抗分布を示す画像を生成する。
【００１６】
抵抗分布を示す画像と、電流分布を示す画像とを参照して、各抵抗値を有する部分における電流を視覚的に得ることができる。
【００１７】
（構成５）
構成３または構成４において、画像生成手段は、更に、試料の表面凹凸を示す画像を生成する。
【００１８】
電流分布を示す画像と、試料の表面凹凸を示す画像とに基づいて、試料の凹部および／または凸部における電子伝導ネットワークを視覚的に得ることができる。
【００１９】
（構成６）
構成３から構成５のいずれか１つにおいて、計算手段は、更に、電流分布に基づいて電流のヒストグラムを生成する。
【００２０】
試料の電子伝導ネットワークにおける電流値の分布を得ることができる。
【００２１】
（構成７）
構成６において、計算手段は、更に、抵抗分布に基づいて試料の抵抗のヒストグラムを生成する。
【００２２】
電流のヒストグラムおよび抵抗のヒストグラムに基づいて、電流値の分布が抵抗値の分布に対応するか否かを検知できる。
【発明の効果】
【００２３】
分析対象の試料における電子伝導ネットワークを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１による分析装置の概略図である。
【図２】図１に示す測定器の概略図である。
【図３】電流分布を求める方法を説明するための図である。
【図４】電流分布の計算方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示す試料の例を示す図である。
【図６】図１に示す分析装置を用いて分析された電流分布の例を示す図である。
【図７】サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣおよびサンプルＤの電流および抵抗を示す図である。
【図８】実施の形態２による分析装置の概略図である。
【図９】サンプルＡのＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を示す図である。
【図１０】サンプルＢのＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を示す図である。
【図１１】サンプルＣのＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を示す図である。
【図１２】サンプルＤのＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を示す図である。
【図１３】実施の形態３による分析装置の概略図である。
【図１４】抵抗および電流のヒストグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による分析装置の概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による分析装置１０は、測定器１と、計算手段２と、画像生成手段３とを備える。
【００２６】
測定器１は、分析対象である試料の抵抗分布を走査型広がり抵抗顕微鏡法(ＳＳＲＭ法)によって測定する。そして、測定器１は、その測定した抵抗分布を計算手段２へ出力する。
【００２７】
計算手段２は、抵抗分布を測定器１から受け、その受けた抵抗分布に基づいて、後述する方法によって試料に流れる電流分布を計算する。そして、計算手段２は、その計算した電流分布を画像生成手段３へ出力する。
【００２８】
画像生成手段３は、電流分布を計算手段２から受け、電流分布を示す画像を生成する。
【００２９】
図２は、図１に示す測定器１の概略図である。図２を参照して、測定器１は、試料台１１と、直流電源１２と、カンチレバー１３と、対数アンプ１４と、校正部１５とを含む。
【００３０】
試料台１１は、導体からなる。そして、試料台１１は、試料１６を支持する。
【００３１】
直流電源１２は、例えば、試料台１１と接地電位ＧＮＤとの間に接続される。そして、直流電源１２は、例えば、１〜２Ｖの直流電圧を試料台１１に印加する。
【００３２】
カンチレバー１３は、探針１３１を有する。探針１３１は、先端が尖った形状を有し、例えば、シリコンの表面をダイヤモンドによってコーティングした構造からなる。
【００３３】
そして、カンチレバー１３は、探針１３１によって、分析対象である試料１６を走査する。
【００３４】
対数アンプ１４は、例えば、カンチレバー１３と接地電位ＧＮＤとの間に接続される。対数アンプ１４は、例えば、１０ｐＡ〜０.１ｍＡの範囲の電流を検出可能である。そして、対数アンプ１４は、直流電圧が試料台１１に印加されたときに試料１６に流れる電流(ｌｏｇ(Ｉ))を検出し、その検出した電流ｌｏｇ(Ｉ)を校正部１５へ出力する。この場合、対数アンプ１４は、探針１３１が試料１６の表面を走査したときの各領域における電流を検出するので、電流ｌｏｇ(Ｉ)は、試料１６の各領域に対応付けられている。
【００３５】
校正部１５は、電流ｌｏｇ(Ｉ)を対数アンプ１４から受ける。そして、校正部１５は、試料台１１に印加された直流電圧を用いて電流ｌｏｇ(Ｉ)を抵抗ｌｏｇ(Ｒ)に変換する。電流ｌｏｇ(Ｉ)は、試料１６の各領域に対応付けられているので、抵抗ｌｏｇ(Ｒ)も、試料１６の各領域に対応付けられている。従って、抵抗ｌｏｇ(Ｒ)は、抵抗の分布を表すことになる。そこで、以下では、抵抗ｌｏｇ(Ｒ)を抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)と呼ぶ。
【００３６】
校正部１５は、求めた抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を計算手段２へ出力する。
【００３７】
図３は、電流分布を求める方法を説明するための図である。図３を参照して、領域Ｓにおいて、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)は、例えば、正方形の形状を有し、碁盤目状に配置された複数の点ｓi,j(ｉおよびｊの各々は、０，１，２，３，・・・，ｎ＋１である。)からなる。
【００３８】
計算手段２は、領域ＳのＸ軸方向の両端には、金属２１，２２が配置され、Ｙ軸方向の両端には、絶縁体２３，２４が配置されると仮定して電流分布を計算する。
【００３９】
１つの点ｓi,j(ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｎ)の電位をｅ０とし、点ｓi,jに隣接する４つの点ｓi-1,j，ｓi,j+1，ｓi+1,j，ｓi,j-1の電位をそれぞれｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４とする。
【００４０】
点ｓi-1,jから点ｓi,jへ流れる電荷量は、(ｅ１−ｅ０)／Ｒ１であり、点ｓi,j+1から点ｓi,jへ流れる電荷量は、(ｅ２−ｅ０)／Ｒ２であり、点ｓi+1,jから点ｓi,jへ流れる電荷量は、(ｅ３−ｅ０)／Ｒ３であり、点ｓi,j-1から点ｓi,jへ流れる電荷量は、(ｅ４−ｅ０)／Ｒ４である。従って、４つの点ｓi-1,j，ｓi,j+1，ｓi+1,j，ｓi,j-1から点ｓi,jへ流れる電荷量ｑは、次式によって表される。
【００４１】
［数１］
ｑ＝(ｅ１−ｅ０)／Ｒ１＋(ｅ２−ｅ０)／Ｒ２＋(ｅ３−ｅ０)／Ｒ３＋(ｅ４−ｅ０)／Ｒ４・・・(１)
【００４２】
式(１)において、Ｒ１は、点ｓi-1,jと点ｓi,jとの間の抵抗であり、Ｒ２は、点ｓi,j+1と点ｓi,jとの間の抵抗であり、Ｒ３は、点ｓi+1,jと点i,jとの間の抵抗であり、Ｒ４は、点ｓi,j-1と点ｓi,jとの間の抵抗である。
【００４３】
定常状態では、４つの点ｓi-1,j，ｓi,j+1，ｓi+1,j，ｓi,j-1から点ｓi,jへ流れる電荷量ｑは、ゼロであり、式(１)は、次式に変換される。
【００４４】
［数２］
ｅ０＝(ｅ１／Ｒ１＋ｅ２／Ｒ２＋ｅ３／Ｒ３＋ｅ４／Ｒ４)／(１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３＋１／Ｒ４)・・・(２)
【００４５】
式(２)は、測定領域の点ｓi,jの全てにおいて成り立つ。
【００４６】
この発明の実施の形態においては、式(２)を複数の点ｓi,jの全てに繰り返し適用することによって電位分布を求め、電流分布を求める。なお、全ての点ｓi,jについての式(２)を表す行列式＜Ｋ＞・＜ｅ＞＝０について、＜Ｋ＞の逆行列を計算することによって電位分布を計算してもよい。
【００４７】
式(２)を繰り返し適用する場合、式(２)を単純に繰り返すのではなく、次式を用いて、各点ｓi,jにおけるｍ(ｍは、１以上の整数)回目の電位ｅi,j(ｍ)を求める。
【００４８】
［数３］
ｅi,j(ｍ)＝ｅi,j(ｍ−１)＋α(ｅ0−ｅi,j(ｍ−１))・・・(３)
式(３)において、αは、計算加速係数を表し、１よりも大きい計算加速係数αを用いることによって、計算時間を短縮できる。α＝１である場合、式(２)を直接適用したことになる。
【００４９】
図４は、電流分布の計算方法を説明するためのフローチャートである。図４を参照して、電流分布の計算が開始されると、計算手段２は、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を測定器１から受け、その受けた抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を抵抗Ｒに変換する(ステップＳ１)。抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)と同様に抵抗Ｒも点ｓi,jに対応付けられる。電流は、点ｓｉ−１，ｊと点ｓi,j、点ｓi,j+1と点ｓi,j、点ｓi+1,jと点ｓi,j、点ｓi,j-1と点ｓi,jのように２点間を流れるので、式(２)における抵抗値は、対応する２点の抵抗の平均値とした。
【００５０】
ステップＳ１の後、計算手段２は、ｍ＝０を設定する(ステップＳ２)。
【００５１】
そして、計算手段２は、各点ｓi,jの電位の初期値ｅi,j(０)、計算加速係数αおよび境界条件を設定する(ステップＳ３)。
【００５２】
より具体的には、計算手段２は、図３に示す金属２１と金属２２との電位を、例えば、それぞれ、０Ｖ，１Ｖに設定し、一定の電位勾配となるように各点ｓi,jに電位の初期値ｅi,j(０)を割り振る。また、計算手段２は、例えば、１.５〜１.８の範囲で計算加速係数αを設定する、更に、計算手段２は、金属２１と金属２２の抵抗を０Ω、絶縁体２３と絶縁体２４の抵抗を無限大として、境界条件を設定する。
【００５３】
ステップＳ３の後、計算手段２は、ｍ＝ｍ＋１を設定する(ステップＳ４)。
【００５４】
次に、計算手段２は、点ｓi,j (ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｎ)について、電位ｅi,j(ｍ)を計算する(ステップＳ５)。具体的には、例えば、電位ｅi-1,j(ｍ−１)、電位ｅi,j+1(ｍ−１)、電位ｅi+1,j(ｍ−１)、電位ｅi,j-1(ｍ−１)および２点間の抵抗を式(２)に適用して各点ｓi,jの電位ｅi,j(ｍ)を計算し、その計算した電位ｅi,j(ｍ)を式(３)の電位ｅ０として式(３)に適用するとともに電位ｅi,j(ｍ−１)および計算加速係数αを式(３)に適用して各点ｓi,jの電位ｅi,j(ｍ)を計算する。
【００５５】
そして、計算手段２は、金属２１から流入する電流(入力電流)と金属２２へ流出する電流(出力電流)を計算する(ステップＳ６)。より具体的には、計算手段２は、例えば、点ｓ0,jから点ｓ1,jに流れる電流、および点ｓn,jから点ｓn+1,jに流れる電流のｊ＝１〜ｎに対する総和として、それぞれ、入力電流および出力電流を計算する。
【００５６】
ステップＳ６の後、計算手段２は、計算を終了するか否かを判定する(ステップＳ７)。より具体的には、計算手段２は、入力電流と出力電流とが一致した場合、または入力電流と出力電流との差がしきい値(例えば、１％)以下になった場合に計算を終了すると判定し、入力電流と出力電流との差がしきい値よりも大きい場合に計算を終了しないと判定する方法によって、計算を終了するか否かを判定する。
【００５７】
ステップＳ７において、計算を終了しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ４へ戻り、ステップＳ７において、計算を終了すると判定されるまで、ステップＳ４〜ステップＳ７が繰り返し実行される。
【００５８】
そして、ステップＳ７において、計算を終了すると判定されると、計算手段２は、電位ｅi,j(ｍ)を用いて電流分布を計算する(ステップＳ８)。より具体的には、計算によって得られた電位分布ｅi,jを用いて、例えば、各点におけるＸ方向およびＹ方向の電流を求め、その求めた電流の二乗和の平方根として各点の電流値を求める。これによって、電流分布が得られる。ステップＳ８の後、計算手段２は、動作を終了する。
【００５９】
上記においては、図３に示すように、金属２１から金属２２へ流れる電流の電流分布を計算したが、金属２１，２２を絶縁体に変え、絶縁体２３，２４を金属に変えることによって、図３の紙面上、上下方向に流れる電流の電流分布を図４に示すフローチャートに従って計算することができる。
【００６０】
計算加速係数αは、出力電流が発散しない範囲またはマイナスにならない範囲で、できるだけ大きい値に設定されることが好ましい。
【００６１】
計算手段２は、計算した電流分布を画像生成手段３へ出力する。
【００６２】
画像生成手段３は、計算手段２から受けた電流分布に対して、各電流値を異なる色によって表すことによって電流分布を示す画像を生成する。
【００６３】
図５は、図２に示す試料１６の例を示す図である。図５を参照して、試料１６は、集電体１６１と電極材料１６２とを含む。集電体１６１は、金属からなる。電極材料１６２は、例えば、リチウムイオン二次電池の正極または負極に用いられる電極材料からなる。そして、電極材料１６２は、集電体１６１の一方の表面上に配置される。
【００６４】
分析装置１０の測定器１は、探針１３１を試料１６２の表面１６２Ａまたは表面１６２Ｂ上で走査することによって抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を測定する。
【００６５】
測定器１は、探針１３１を試料１６２の表面１６２Ａ上で走査した場合、電極材料１６２の表面１６２Ａの面内方向における抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を測定する。
【００６６】
また、測定器１は、探針１３１を試料１６２の表面１６２Ｂ上で走査した場合、電極材料１６２の厚み方向における抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を測定する。
【００６７】
図６は、図１に示す分析装置１０を用いて分析された電流分布の例を示す図である。図６において、サンプルＡは、活物質としてＬｉＣｏＯ2を用いて作成した電極材料の断面における電流分布を示し、サンプルＢは、サンプルＡと同じ材料を用い、プレス工程を省いて作成した電極材料の断面における電流分布を示し、サンプルＣは、活物質としてフッ素系材料を用いた電極材料の断面における電流分布を示し、サンプルＤは、活物質として硫黄系材料を用いた電極材料の断面における電流分布を示す。
【００６８】
図６は、電極材料の断面における電流分布を示すので、電極材料の厚み方向の電流分布を示すことになる。
【００６９】
図６を参照すれば、サンプルＡ〜サンプルＤにおいて、電極材料の厚み方向の電流分布を視覚的に把握でき、電流が流れる経路を視覚的に示す電子伝導のネットワークを把握できる。
【００７０】
また、サンプルＡにおいては、電流が領域ＲＥＧに集中していることが分かり(図６の(ａ)参照)、電極材料の一部分が異常であることを検知できる。
【００７１】
図７は、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣおよびサンプルＤの電流および抵抗を示す図である。
【００７２】
図７において、Ｉoutは、図４に示すフローチャートに従って計算される出力電流である。ρsは、Ｉoutから求めたシート抵抗である。Ｒaveは、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)から算出した抵抗Ｒの平均値である。
【００７３】
図７を参照して、サンプルＡとサンプルＢとでは、抵抗の平均値Ｒaveの違いは、１７倍であるが、シート抵抗ρsの違いは、１１７２倍であり、シート抵抗ρsと抵抗の平均値Ｒaveでは、傾向が一致しない。また、サンプルＣとサンプルＤとでは、抵抗の平均値Ｒaveの違いは、１.８倍であるが、シート抵抗ρsの違いは、１２.４倍であり、この場合も、シート抵抗ρsと抵抗の平均値Ｒaveでは、傾向が一致しない。
【００７４】
一方、サンプルＢとサンプルＣとの抵抗の平均値Ｒaveの違いは、７.５倍であり、シート抵抗ρsの違いは、８.３倍であり、シート抵抗ρsと抵抗の平均値Ｒaveでは、傾向が良く一致する。
【００７５】
このように、サンプルＡ〜サンプルＤにおけるシート抵抗ρsの関係は、抵抗Ｒの関係に対応している場合もあれば、抵抗Ｒの関係に対応していない場合もあり、シート抵抗ρsおよび電流Ｉoutを抵抗Ｒから予測できないことを示す。
【００７６】
上述したように、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって求めた抵抗分布に基づいて電流分布を計算することによって電子伝導ネットワークを視覚的、かつ、定量的に把握できる。
従来、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって抵抗分布を求めることは、注目を集めたが、求めた抵抗分布に基づいて電流分布を求めることは、多くの研究者において行われていなかった。
【００７７】
リチウムイオン二次電池を想定した場合、複数の物質が混在するため、測定によって得られた抵抗分布から電流を予測することは困難である。異なる抵抗値が混在する場合、電流の経路を想定することが困難であるからである。また、図７において説明したように、抵抗分布の単純な算術平均から電流値を予測することは困難である。
【００７８】
電流が流れる経路を想定することが困難である系に上述した電流分布の計算方法を適用することは、今までに無い新規な発想である。そして、得られる電流分布によって、電流が集中する局所部分を視覚的に捉えることができ、電極材料が局所的な異常を含むことを見出すことができると言う、当業者が予期できない顕著な効果を得ることできた。更に、抵抗Ｒから予測できない電流値を得ることができると言う、顕著な効果が確認された。
【００７９】
［実施の形態２］
図８は、実施の形態２による分析装置の概略図である。図８を参照して、実施の形態２による分析装置１０Ａは、図１に示す分析装置１０の測定器１を測定器１Ａに代え、画像生成手段３を画像生成手段３Ａに代えたものであり、その他は、分析装置１０と同じである。
【００８０】
測定器１Ａは、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を測定し、その測定した抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を計算手段２および画像生成手段３Ａへ出力する。また、測定器１Ａは、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)の測定と同時に表面凹凸を測定し、その測定した表面凹凸を画像生成手段３Ａへ出力する。
【００８１】
画像生成手段３Ａは、測定器１Ａから抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)および表面凹凸を受け、抵抗Ｒの値および表面凹凸の値を、異なる色によって表すことによって抵抗Ｒの分布を示す画像および表面凹凸を示す画像を生成する。画像生成手段３Ａは、その他、画像生成手段３と同じように電流分布を示す画像を生成する。
【００８２】
このように、分析装置１０Ａは、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)を示す画像(ＳＳＲＭ像)と表面凹凸を示す画像(ＡＦＭ像)と電流分布を示す画像(電流分布像)とを生成する。
【００８３】
図９から図１２は、それぞれ、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣおよびサンプルＤのＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を示す図である。
【００８４】
分析装置１０Ａでは、ＡＦＭ像、ＳＳＲＭ像および電流分布像を比較することによって、電極材料の局所的な構造や電気的性質と同時に、電子伝導ネットワークを視覚的に把握することができるので、電極材料の分析を総合的に行うことができる。例えば、図９に示す電流分布像において、領域ＲＥＧにおいて電流が集中した異常領域が検出されており、ＡＦＭ像およびＳＳＲＭ像では分からない異常を分析できる。
【００８５】
なお、実施の形態２においては、分析装置１０Ａの画像生成手段３Ａは、ＳＳＲＭ像、ＡＦＭ像および電流分布像のうち、ＳＳＲＭ像および電流分布像を生成するようにしてもよい。ＳＳＲＭ像および電流分布像を比較することによって、ＳＳＲＭ像だけでは分からない電極材料の局所的な異常を検知できるからである。
【００８６】
［実施の形態３］
図１３は、実施の形態３による分析装置の概略図である。図１３を参照して、実施の形態３による分析装置１０Ｂは、図１に示す分析装置１０の計算手段２を計算手段２Ａに代えたものであり、その他は、分析装置１０と同じである。
【００８７】
計算手段２Ａは、測定器１から受けた抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)に基づいて、上述した方法によって電流分布を計算するとともに、その計算した電流分布に基づいて電流のヒストグラムを計算する。また、計算手段２Ａは、抵抗分布ｌｏｇ(Ｒ)に基づいて抵抗のヒストグラムを計算する。
【００８８】
図１４は、抵抗および電流のヒストグラムを示す図である。
【００８９】
図１４の(ａ)および(ｃ)は、サンプルＡの抵抗および電流のヒストグラムを示し、図１４の(ｂ)および(ｄ)は、サンプルＤの抵抗および電流のヒストグラムを示す。
【００９０】
サンプルＡの電流のヒストグラムは、抵抗のヒストグラムにおける２つのピークに対応して２つのピークを有する(図１４の(ａ)および(ｃ)参照)。すなわち、電流のヒストグラムにおけるピークＰ１，Ｐ３は、抵抗のヒストグラムにおけるピークＰ２，Ｐ４にそれぞれ対応する。
【００９１】
一方、サンプルＤの抵抗のヒストグラムは、２つのピークを有するが、電流のヒストグラムは、１つのピークを有する(図１４の(ｂ)および(ｄ)参照)。つまり、サンプルＤの電流のヒストグラムは、抵抗のヒストグラムに対応していない。
【００９２】
このように、抵抗および電流のヒストグラムによって、抵抗値および電流値の分布を比較することが可能になる。そして、両者が対応しない場合、抵抗分布によって予想できない電子伝導ネットワークが生じていることを検知できる。
【００９３】
従って、電極材料における電子伝導ネットワークを詳細に分析できる。
【００９４】
なお、実施の形態３による分析装置は、図８に示す分析装置１０Ａの計算手段２を計算手段２Ａに代えたものであってもよい。この場合、表面凹凸を示す画像、抵抗分布を示す画像、電流分布を示す画像、抵抗分布のヒストグラムおよび電流分布のヒストグラムが得られる。その結果、これらの情報に基づいて、試料１６における電子伝導ネットワークを分析装置１０Ａよりも詳細に分析できる。
【００９５】
実施の形態３においては、計算手段２Ａは、電流のヒストグラムのみを計算するようにしてもよい。これにより、試料１６に流れる電流の電流値の分布を検知でき、その分析結果を電極材料の作製にフィードバックすることによって、より優れた電極材料を作製することができる。
【００９６】
上記においては、試料１６は、リチウムイオン二次電池の電極材料からなると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、試料１６は、リチウムイオン二次電池の電極材料以外であってもよく、複数の元素からなる材料であってもよく、単元素からなる材料であってもよい。そして、試料１６は、一般的には、ｐＡ〜ｍＡの範囲の電流が流れる材料であれば、どのような材料からなっていてもよい。
【００９７】
上記においては、各種の分析装置１０，１０Ａ，１０Ｂについて説明した。従って、この発明の実施の形態による分析装置は、走査型広がり抵抗顕微鏡法によって分析対象の試料の抵抗分布を測定する測定器と、測定された抵抗分布に基づいて電流分布を求める対象領域を構成する複数の点の各々における電位を求め、その求めた電位に基づく電流の分布を示す電流分布を計算する計算手段とを備えていればよい。
【００９８】
このように、測定器と計算手段とを備えていれば、分析対象である試料における電子伝導ネットワークを得ることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明は、分析装置に適用される。
【符号の説明】
【０１００】
１，１Ａ  測定器
２，２Ａ  計算手段
３，３Ａ  画像生成手段
１０，１０Ａ，１０Ｂ  分析装置
１１  試料台
１２  直流電源
１３  カンチレバー
１４  対数アンプ
１５  校正部
１６  試料
１３１  探針
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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