JULY 2013

JFEテクノリサーチ株式会社

No.36
表面被膜黒鉛Li K(EELS)

表面被膜

図1 黒鉛負極のTEM像（右図は左図中の緑枠領域の拡大）

50nm
C-Kα(EDS)

O-Kα(EDS)

F-Kα(EDS)

P-Kα(EDS)

図2 黒鉛負極のSTEM-元素マッピング（倍率：1,000,000倍）

微細構造を明らかにする物理解析(12)
大気非暴露下におけるSTEM-EDS/EELS分析
Microstructural Analysis by STEM-EDS/EELS without Exposing in Air
しながらFIB加工することが可能です。

ギー分散型X線分光法（EDS）では、電せることなく観察・分析したいという【大気非暴露分析例】

解液からの反応生成物と考えられるO、ニーズが高まっています。たとえば、リチウムイオン二次電池劣化品からF、Pが検出され、矢印で示した線状の大気との反応性が高い物質を変質さLi化合物は酸素や水分と反応してしま取り出した負極の STEM- 元素マッピング

部分ではLi、O、F、Pが共存しているうため、サンプルの開封から分析まで当社で試作したリチウムイオン二次ことがわかりました。Cs補正STEMにの一連の処理をすべて大気非暴露環境電池の劣化品から大気非暴露下で天は高感度EDS検出器を搭載しているた下で行う必要があります。

然黒鉛負極を取り出し、FIB加工後、め、被膜中のこれらの元素分布を約10

当社では、前記の様なご要望におTEM観察しました。図1はTEM像です。

分間（従来の4分の1の時間）で明瞭に把応えする微細構造解析を可能にするた左の写真の中で□でかこんだ部分を拡握することができます。

めに、集束イオンビーム加工観察装置

大した右の写真では、黒鉛の周囲にグ

当社ではFIB-STEM以外にも、様々(FIB-SEM)と収差補正走査・透過型電子レーコントラストの表面被膜が確認でな大気非暴露分析を承っております。
是非お気軽にご相談ください。

顕微鏡(Cs補正STEM)にそれぞれトラきます。図2は、STEMモードで元素マッンスファーベッセルを組み込み、高純ピングを行った結果です。電子エネ

度Ar循環型グローブボックスを介したルギー損失分光法（EELS）では、被膜大気雰囲気遮断システムを構築いたし中に存在するLiが捉えられました。こました。イオンや熱ダメージを受けやれは、充放電中に活物質内へ挿入・脱お問合せ先：

すい材料の場合、非暴露搬送と合わせ離することができなくなった不可逆分

ソリューション本部（川崎）ナノ材料評価センターて、試料ステージを－140℃まで冷却のLiだと考えられます。また、エネル

池本 祥 ikemoto@jfe-tec.co.jp

Analysis and Investigation of Deteriorated Li Ion Secondary Battery

リチウムイオン二次電池の不具合・劣化原因を究明〜不具合・劣化電池の解体調査〜

体し、採取した負極を（a）乾燥アルゴす。また、この異物はAl箔を巻き込んンガス中、または（b）大気暴露環境下でいるため、使用を続けると短絡に至で保持した後の外観を写真1に比較しる可能性も考えられます。
当社は、このような事例以外にも電池のソリューション本部（千葉） 電池・材料評価解析センターて示します。写真からわかるように、

s-yamada@jfe-tec.co.jp

解体後に大気中に放置すると、水分の不具合調査・解析など様々なご要望に対影響により短時間で負極の変質が進み応していきますので、是非ご相談ください。

山田 祥太

リチウムイオン二次電池の利用拡大ます。従って、分析に供する従来のリチウムイオン二次電池（以電池材料は不活性ガスの超低下LIBと略称）は、ノート型PCや携帯湿度雰囲気下（グローブボック

電話などに限定されていましたが、現スやドライルーム）で取り扱う

在では自動車（EV・PHV)・航空機・電力必要があります。

貯蔵システムなど様々な用途に用いら製造工程に由来する不具合事例

れ、国内外の多くのメーカーがLIBや上記製品を解体する過程でLIB用材料の製造に参入しています。

確認された不具合事例を紹介

用途拡大にともなって高性能化、安全します。負極の一部に周辺と異性改善が進められていますが、まだ完なり充電されていない箇所が全なものではなく、一部に不具合が発確認されました（写真2（左））。

生しており、その原因解明と改善が急

この部分に対向していた正極務となっています。

表面には同じ形状の異物（テーリチウムイオン二 次 電 池 分 析で 注 意プ）が残っていました（写真2すべき事項（右））。この異物は電池内のタ

小型機器の内部から回収したLIB（容ブを保護する目的で使われた量約400mAh）を乾燥アルゴンガス雰囲素材であることから、製造工

気下で、放電状態および充電状態で解程で混入したものと考えられま

放電状態

放電状態

充電状態

充電状態

10mm

10mm

（a）乾燥アルゴンガス雰囲気下 （b）大気暴露 5分間

写真1 放電および充電状態での負極の様子

負極の未充電部と同じ形の異物（テープ）

未充電部

10mm

10mm

写真2 リチウムイオン二次電池の不具合箇所（左：負極、右：正極）

Corrosion Cracking Test of electric/electronic parts

電気・電子部品の腐食亀裂試験

須になっている場合が多々あります。

～ UL認証取得のための腐食試験～
知多事業部

試験実施例

腐食亀裂試験
工程分析部

秦誠

m-hata@jfe-tec.co.jp
はじめに試験は、お客様とUL審査官のお立会ビーカー（100～200ml）

いのもとで実施され、その場で合否判・硝酸第一水銀(一水和物)・硝酸(比重：1.42)+純水定が行われます。
「本サンプルは合格で攪拌・溶解す。
」と宣言されるまでは気の抜けない作・結晶まで完全に溶解・蒸留水で希釈業が求められます。

身の回りにあふれる家電製品や産業試験方法は、硝酸水銀溶液中にサン機器、医療機器、太陽光発電や電気自プルを30分間浸漬させ、亀裂の有無を動車などの次世代エネルギー関連製品判定 する腐 食に至るまで、製品の「安全」に対する意促進試験です識の高まりから、決められた試験を実（ 写 真1）。使用施して安全認証機関から認証を受けるする試験器具類動きが強まっています。

（ビーカー、タイ定容(メスフラスコ1000ml)
硝酸第一水銀水溶液の調整
120mm

端子75mm

当社では、世界的な安全認証機関

マー、温湿計等）

で あ るUL（Underwriters Laboratories）

については、事から電気・電子機器部品の安全性に係前に校正証明書

る認証を受けるための腐食亀裂試験の提出が必要であり、また薬品・水の検「CSA C22.2 No.158-10 6.10 Corrosion

査成績書の提出も求められます。本試

試料取り出し、洗浄・乾燥

験には毒性の物質である水銀を使用し、検査

Cracking test」を実施しています。

写真1 水銀溶液浸漬試験

実施例
ビーカー2Ｌに硝酸第一水銀溶液を1Ｌ入れて試料を浸漬(通常30分)

ULは、100年以上の歴史がある、規試験環境もULの基準に合格しているこ

格開発と試験認証を主幹業務とする民とが求められるため、本試験を実施でき間機関です。米国の連邦政府等の公的る試験所は国内でも限られています。

傾向にあります。認証試験を行う必要機関では、電化製品等の承認や調達条おわりにが生じましたら迅速に対応いたします

件として、ULの認証品であることが必製品の「安全」がますます強く求めら2れる中、本試験のニーズは増えていく

ので、是非一度、お気軽にご相談下さい。

SSRT Test under High Temperature and High Pressure Environments

高温高圧環境下でのSSRT試験装置を組み合わせており、高温（250℃）、とにより、水素脆化試験等を行うこと高圧（10MPa）で試験することが可能でも可能です。

ソリューション本部（川崎） 材料機能評価部

す。また、圧力平衡型参照電極や対当社では、お客様のニーズに合わせて篠田 修和極（Pt）が組み合わされているため、電試験をカスタマイズすることが可能です。

気化学的な測定（電位測定、電流測定、是非、お問い合わせください。

shinoda@jfe-tec.co.jp

分極曲線測定など）も可能

金属材料と応力腐食割れ
金属材料は、応力がかかった腐食環です。試験容器は高耐食合境下で使用されると、腐食と応力との相金製であるため、海水、有互作用により「応力腐食割れ」を起こすこ機酸、水酸化ナトリウム、とがあります。応力腐食割れは予期せ硫化水素などを使用するこず起こることが多く、一旦応力腐食割れとが可能です（図1）。

が起こると多大な損害につながります。

SSRT 試験例

試験片

熱電対参照極対極

図1 オートクレーブ／電気化学試験装置付きのSSRT試験機

図2は、硫化水素条件下金属材料の応力腐食割れの試験方での高強度鋼のSSRT試験

法としては、定 荷 重 試 験、定 歪み試例です。高強度鋼は、大気験、Uベンド試験、4点曲げ試験、SSRT

中では十分に延性を示して試験などがあります。このうち、SSRTから破断に至りますが、硫（Slow Strain Rate Technique）試 験 法

化水素が含まれる条件下

は、腐食環境下で材料を低歪み速度では、応力腐食割れを起こ（1×10－4mm/min）
で引張るというもので、すため、破断伸びが低下し他の試験方法に比べて、比較的短時間ます。このことから破断伸（1日～ 4日）で材料の応力腐食割れ感受びを比較することにより、性を評価できるという特長があります。

応力腐食割れ感受性を評

SSRT 試験の特徴価することができます。ま当社のSSRT試験機は、オートクレーブ

100% 硫化水素飽和
人工海水中引張り破断面1000

た、試験条件を変更するこ

大気中引張り破断面

800
応力（Mpa）

応力腐食割れ試験

10% 0%
100% 50%
H2S 濃度600

大気400200
歪速度：10-6/S

0010伸び（%）

2030

図2 大気および硫化水素中を含む条件下でのSSRT試験例

Food Inspection System with NIR Imaging Spectrometer

近赤外イメージング
分光応用測定装置（1）〜近赤外分光による食品内容物検査装置〜することによって、食品の状態を観察すに食品の不良品検出を目的として生産ラることができます。すなわち腐敗などによインに導入されています。装置のシステ

る品質異常や成分分布などの把握が可能

ムは、お客様のご要望に応じて自由に設計測技術本部 光波センシング部

で、同時多点分光・高速データ処理機能計いたします。またインライン装置に限

山口 壮二朗を活かして製造プロセスにおける全数イらず、実験室の多機能検査装置にも対

so-yamaguchi@jfe-tec.co.jp

ンライン検査に対応することができます。

応いたします。お客様の生産効率のアッ

近年、食品業界では「食の安全」の声

図1（左）は牛乳とヨーグルトの混合サンプに貢献いたしますので、ご興味のあるに対して、製品への異物の混入防止、プルをデジタルカメラで撮影した外観写組成成分量の保証など品質管理の重要真です。このサンプルを近赤外性が高まっています。このことから非域の波長で分光し、独自の解析破壊・非接触で行えるインラインの検アルゴリズムにより成分差を抜査装置や成分分布の画像化装置へのき出すことによって、可視では区ニーズが拡大しています。この用途に別困難なヨーグルト成分の分布適用可能な技術の一つとして、近赤外状態を識別することができます

分光法があります。この分光法の波長（図1（右））。測定範囲全点で分帯には、食品において検査の対象とな光スペクトルを得ることができるる水分や脂質などの有機物の情報が反ため、反射スペクトルやその微映されます。そこで当社は、多数のシ分スペクトルなどを使うこともでステム開発実績を有するイメージングきます。この他にも図2（左）の分光器「ImSpector ®」を使った新規食品ように袋に入った食品を検査し、検査装置の開発を行いました。

袋越しに成分の分布状態を検出開発した検査装置では、食品に照射することもできます（図2（右））。

した近赤外光の反射光または透過光をイ前記のような特徴を有していメージング分光器により二次元分光解析るため、開発した装置は、すで3方は是非お気軽にご相談ください。

図1 牛乳・ヨーグルト混合サンプルのデジタルカメラ画像（左）とImSpector ®を使ったスペクトル分光解析画像（右）図2 樹脂製袋内の食品混合サンプルのデジタルカメラ画像（左）とImSpector ®を使ってイメージング分光した疑似カラー画像（右）Analytical Technique for Trace Amounts of Halogen and Sulfur in Solid Samples by Combustion/Ion Chromatography

極微量分析技術（6）〜燃焼-イオンクロマトグラフィーによる固体試料中の微量ハロゲン・硫黄分析技術〜
ソリューション本部（千葉） 分析部

長谷川 亮

r-hasegawa@jfe-tec.co.jp

はじめに環境負荷低減のため、様々な分野で析を行っています。測定対象となる元が可能です。

素はふっ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br）、終わりに合金やセラミックスのような無機材を加えた計5元素です。
試料を高温で燃焼させて目的成分料、樹脂などの有機材料、液体試料なを気化させ、燃焼ガスを吸収液中にど多岐に渡ります。各種試料の分析に捕集します。この吸収液をイオンクロご対応いたしますので、ハロゲン・硫マトグラフィーで測定することにより、黄分析にご興味のある方は是非ご相談

固体試料中のハロゲン濃度を求めるこ下さい。

材料のハロゲンフリー化が進められてと が で き ま す。 ま た、います。例えば電子部品の接続に使用よう素については別にされるハロゲンフリーはんだにおいて回収した吸収液を用いは、はんだ材料のフラックス固形分中てICP質 量 分 析 法 によのハロゲンの含有率は各1,000ppm未満り測定しています。と規定されており（一般社団法人電子ハロゲン分析の対象となる材料は、よう素（I）のハロゲン4元素に硫黄（S）

表1に ポ リ エ チ レ ン

情報技術産業協会,ET-7304A）、ハロゲ

認証標準物質の分析結

ンフリーの動きは電気・電子機器を中果を示します。当社で心に樹脂材料、印刷材料等にも拡大しは樹脂以外にも、金属つつあります。また、ふっ素や塩素は材料や有機試薬、油等腐食・劣化の原因となるため、材料の様々な試料の分析を実高純度化に伴って極微量レベルでのハ施しています。試料のロゲン分析が求められています。

組成に応じて適切な燃

燃焼 - イオンクロマトグラフィー

焼条件を選択し、分析これらのニーズに対応するため、自操作時の汚染を低減す

動燃焼-イオンクロマトグラフ分析装

ることにより、シング置（写真1）を用いて微量ハロゲンの分ルppmレベルでの分析

写真1 自動燃焼-イオンクロマトグラフ分析装置

表1 ポリエチレン認証標準物質の分析結果

単位:ppm
元素認証値

分析値±σ

検出下限 ※

Cl102±3

100±1<5Br

96±496±3<5S

76±473±3<5※試料性状により定量下限は異なります

お問い合わせ先【ソリューション本部（千葉）】【営業本部】

TEL:043-262-2313 FAX:043-262-2199【大阪営業所】【営業総括部】
TEL:03-5821-6811 FAX:03-5821-6855

TEL:06-6459-1093 FAX:06-6459-1099
神戸支所【東京営業所】
TEL:03-5821-6811 FAX:03-5821-6855

倉敷支所

千葉支所
TEL:043-262-2313 FAX:043-262-2199

TEL:086-447-4621 FAX:086-447-4618
福山支所

川崎支所
TEL:044-322-6208 FAX:044-322-6528
宇都宮支所
TEL:028-610-0355 FAX:028-610-0356【ソリューション本部（川崎）】
TEL:044-322-6208 FAX:044-322-6528

TEL:078-304-5722 FAX:078-304-5723

TEL:084-945-4137 FAX:084-945-3989【ソリューション本部（西日本）】
倉敷 TEL:086-447-4621 FAX:086-447-4618

福山 TEL:084-945-4137 FAX:084-945-3989【九州営業所】
TEL:092-263-1461 FAX:092-263-1462【計測技術本部】
TEL:043-262-4181 FAX:043-262-2665

山口支所

東北支所
TEL:022-211-8280 FAX:022-211-8281【名古屋営業所】
TEL:052-561-8630 FAX:052-561-3374
知多支所
TEL:0569-24-2880 FAX:0569-24-2990

TEL:0835-27-1011 FAX:0835-27-1012【土壌環境部】
営業グループTEL:044-322-6537 FAX:044-322-6528【ビジネスコンサルティング本部】
東

京 TEL:03-3510-3384 FAX:03-3510-3476

京

浜 TEL:044-322-6429 FAX:044-322-6520

大阪グループTEL:06-6459-1087 FAX:06-6459-1099

詳しくは、当社ホームページでhttp: // www.jfe - te c.co.jp◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください
茂
JFE-TEC News 〈 2 0 1 3 〉 発行人／高野
発行所／JFEテクノリサーチ株式会社 営業総括部

No.36

2013年7月発行©JFE Techno-Research Corporation 2013〒111-0051 東京都台東区蔵前2－17－4（JFE蔵前ビル3F）
Tel: 03 - 5821 - 68114