リチウムイオン二次電池

LIBの勝者が、EVの勝者だ！

EVの性能を論ずる上で、LIB(リチウムイオン二次電池)の高性能化、長寿命化、低価格化は重要事項です。
クリアライズは、LIBに関する分析メニューと実績を充実させ、皆様の研究開発を支援してまいります。

「LIB」に対してクリアライズができること。

LIBの基本構成

分析例
パターン❶
■正・負極
電極の劣化解析、電極の不良原因調査、不純物調査、活物質の劣化解析、充放電の影響調査（活物質の表面析出調査、活物質の表面皮膜の組成・膜厚調査）■セパレータ
熱変形調査、短絡原因調査■電解液
不純物調査、変質調査、劣化生成物の推定■内部ガス
充放電が電解液に及ぼす影響調査
パターン❷
異物調査、劣化調査、不具合調査、不純物調査、品質管理、材料開発、新旧材料比較、リサイクル、etc

二次電池基本メニュー
分析部位

分析項目

分析装置

元素組成

XRF、SEM-EDX、XPS、AES

Li、遷移金属定量

ICP、XPS

Li 状態

NMR、XPS

遷移金属価数・局所構造

XPS、STEM-EELS、XPS表面修飾構造

AES、STEM-EDX、XPS

表面組成

SEM-EDX、XPS、STEM-EDX、AES

結晶構造

XRD、TEM、STEM

微細構造

TEM、STEM、SEM-EDX

価数評価

STEM-EELS、XPS

熱特性

DSC

形態観察

SEM、TEM、STEM

表面元素分布AES、SEM-EDX、XPS、STEM-EDX/EELS

元素組成

XRF、XPS、AES

Li、溶出遷移金属定量

ICP、XPS

結晶構造

XRD、TEM、STEM

構造解析

TEM、STEM

形態観察

SEM、TEM、STEM、AES

表面元素分布AES、SEM-EDX、XPS、STEM-EDX/EELS

結晶性の変化

XRD

深さ方向の組成

XPS、AES

汚染状態の調査

TOF-SIMS

Li 状態

固体 NMR、XPS、XRD

Li、Si の定性・半定量

XPS、STEM-EDX/EELS

負極

Li シリケートの定性・半定量

XPS、STEM-EELS（Si）

SEI 被膜の定性・定量

XPS、AES、抽出分析

元素分布

AES、XPS、SEM-EDX、STEM-EDX/EELS

形態観察・元素分布

SEM、TEM、STEM-EDX/EELS、AES、XPS

各電極

膜厚

XPS、AES、STEM-EDX/EELS（SEI）

被膜組成・定性・定量

XPS、溶媒抽出 NMR、溶媒抽出 LC-MS

溶媒分解物の定性、定量

GCMS

カーボンの状態分析

XPS

ポリマー種判定

FT-IR、Py GC-MS、NMR

バインダ量

TG-DTA

形態観察

SEM、TEM、STEM

定性

FT-IR、Py GC-MS、固体 NMR

構造解析

SEM

表面化学状態XPS

不純物・セラミック元素定性 / 定量

XRF、ICP

溶媒組成・定性・定量

NMR、GC-MS、LC-MS

添加剤分析・定性・定量

NMR、GC-MS、LC-MS

リチウム塩定性・定量

ICP

水分量

カールフィッシャー

Li、不純物定量

ICP

拡散係数測定PFG-NMRF, P,B, Li の状態NMR

無機・有機ガス

GC、GC-MS

硫黄系ガス

GC-FPD

正負極分離ガス分析

GC

発生ガス、電解液、電極の観察

GC、GC-MS、NMR、SEM、XRD

放電処理

HZ-PRO

正極

負極（カーボン）

電極材料
バインダー

セパレータ

電解液

ガス

製品

リチウムイオン二次電池

LIBの勝者が、EVの勝者だ！

EVの性能を論ずる上で、LIB(リチウムイオン二次電池)の高性能化、長寿命化、低価格化は重要事項です。
クリアライズは、LIBに関する分析メニューと実績を充実させ、皆様の研究開発を支援してまいります。

社内試験のオーバーフローを解決する
クリアライズの分析調査フロー
電気化学試験（不活性ガス中測定）

グローブボックス（不活性ガス）

専用容器で搬送（不活性ガス中）FIB（真空中加工）

STEM（真空中測定）専用容器で搬送（不活性ガス中）専用容器で搬送（不活性ガス中）薄片化・断面加工

電池解体・サンプル調整等専用容器で搬送（不活性ガス中） 専用試験管で搬送（不活性ガス中）専用容器で搬送（不活性ガス中）XRD（不活性ガス中測定）

NMR（不活性ガス中測定）

XPS（真空中測定）

部位別性能調査事例
正極・負極材料の構造解析

負極合剤内のLi状態、電解液の性能・信頼性・寿命評価

正極材料の高温X線回折

電解液の温度とリチウムイオンの拡散係数測定（液体NMR）

充電負極の大気非暴露XRD
ＬｉＣ ６
LiMO2(R-3m)単相

LiMO2(R-3m)
NiO(Fd-3m)
Co3O4(Fm-3m)
MnO2(Fd-3m)
LiCO3(C2/c)

ＬｉＣ 12
Intensity

負極合剤内のLi状態調査（固体NMR）

23

Graphite

24

25

26

27２θ(deg)Li

LiOH-H2O(I2-m)
NiO(Fd-3m)
Co3O4(Fm-3m) LiC6
MnO2(Fd-3m)

NMR（核磁気共鳴装置）
電解液中の電解質イオンの動き（拡散係数）を求めることが可能 ※シート状や半固体状資料の充放電サイクルに伴う性能劣化、その因子であるLi状態の調査が可能

測定実績もございます。

LiC6

LiC12

原料紛

グラフェン

＊目的物質に至る結晶変化を検出することが可能＊大気非暴露では検出困難な黒鉛層間化合物ピークを明確に検出化合物種同定や結晶構造解析(格子定数・結晶粒径・結晶化度・配向状態・歪み・残留応力)、薄膜積層体の層構造解析(膜厚・密度・ラフネス)、ナノ粒子の粒径分布解析が可能です。加熱条件下や大気非暴露下での評価も可能です。

セパレータの異物成分特定・発生原因調査

負極活物質上に析出したLi化合物の観察・分析
EELS-MAP LiF Li2CO3

環状暗視野STEM像（×500k）

環状暗視野STEM像（×100k）

セパレータ上に認められた半透明異物の分析
異物外観観察：
マイクロスコープにより外観観察（半透明の物質確認）
異物構成要素分析：
SEM-EDX分析の結果、異物はC,O,Nの有機物であると推定

A部
B部

A部,B部のEELSスペクトル

Li2O
LiF
Energy Loss(eV)Intensity (arb. units)

Intensity (arb. units)

Li2CO3

B部 Li2CO3
Li-K

Energy Loss (eV)

Li-K

Intensity (arb. units)

A部 LiF

Li-K

EDXスペクトル

異物の外観写真

50 nm
カーボン材料で構成されたリチウムイオン電池の負極材は、充放電により様々な反応物が生成されます。
特にカーボン活物質表面の局所的な構造変化を捉えることは、電池性能を大きく左右する重要課題とされています。

異物の化学構造特定：
FT-IRスペクトルを既知のデータベース照合
異物はタンパク質であり、人体由来の皮膚片であると推定

データベースとパターンが一致

異物

Zein（タンパク質の一種）

FT-IRスペクトル

Energy Loss (eV)

電池材料の生産工程においてセパレータや電極材料に異物が混入すると、短絡等による不具合発生の原因となります。
生産工程を管理する上で、異物の成分特定および発生原因調査は不可欠となっております。