ナトリウムイオン電池正極のCEI分析

NIB正極CEIの表面組成や膜厚を調査することで、反応や劣化機構の解明に有益な情報を得ることができます。XPSにより、表面数nm領域におけるNaを含む元素の状態分析と元素含有率がわかります。また、Arイオンスパッタを用いることで元素の深さ方向分布もわかります。

NIBにおけるCEIの表面状態・深さ方向分析

ナトリウムイオン電池 (NIB) におけるCEI (Cathode Electrolyte Interface) は不可逆反応による生成物として電池性能に影響を与えるため、どのような組成のものがどれだけできているか調べることは重要です。XPSは表面数nm領域におけるNaを含む元素の状態分析と元素含有率を算出することができるため、SEI生成反応を考察する上で有益な情報を得ることができます。また、Arイオンスパッタリングを併用することで、元素の深さ方向分布を調べることができ、CEIの相対的な厚さの比較が可能です。
NIB 正極 XPS

XPSによるNIB正極表面の状態変化観測

正極表面の定量分析により、O, C, F, Naの含有率が全体的に高いことがわかりました。また、状態分析結果より、初期品からNaF成分が高い割合で観測されました。CEIの主成分と推測されます。また、 Mn, Niといった活物質由来成分は400サイクル品で観測されました。Mn, Niを含むCEI成分の生成が推測されます。
NIB 正極 XPS
NIB 正極 XPS

NIB正極のXPS深さ方向分析結果

試料表面付近でNaおよびFの含有率が高い様子が観測されました。NaFの存在が示唆されます。また、400サイクル品は、試料表面付近のF, Mn, Ni含有率において明確な差が観測されました。
NIB 正極 XPS
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