JST先端計測分析技術?機器開発プログラムの一環として、東北大学原子分子材料科学高等研究機構の末永智一教授、高橋康史助教、熊谷明哉助教らの開発チームは、電池材料表面の充放電特性を、ナノスケール（ナノは10億分の1）で連続的に測定し、画像として可視化する「ナノ電気化学セル顕微鏡（NanoSECCM）」の開発に成功しました。

リチウムイオン2次電池の正極は混合材料でできているため、電極内部の特性や電極表面の構造が不均一で、電池の性能にも影響を与えます。こうした不均一性をナノスケールで画像化し、その形成原因を解明できれば、高速で充放電が可能な長寿命電池の開発につながると考えられています。しかし従来の電気化学測定法では、試料全体を電解液に浸ける必要があり、高い空間?時間分解能で局所的な充放電特性を評価することが困難でした。 新たに開発したナノ電気化学セル顕微鏡（NanoSECCM）では、先端の太さが数10ナノメートルのピペットに電解液を充填し、その先端を電池材料表面に近づけます。ある一定のところまで近づけると、それらの間のわずかなすき間が電解液によってつながり、局所的に電気化学反応が起きる場を形成します。この技術により、リチウムの挿入脱離に伴う電流などの局所的な電気化学計測を可能としました。

今回NanoSECCMを用いて、市販のリチウムイオン2次電池の正極材料を測定し、ナノスケールの空間分解能で、10ミリ秒間隔で連続的に画像化することに成功しました。これは、電極表面の充放電特性をナノスケールで画像化した世界で初めての成果で、今後高機能なリチウムイオン2次電池の開発指針を示すことが期待されます。

本成果は、2014年11月17日（現地時間）に英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されます。

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東北大学 原子分子材料科学高等研究機構（AIMR）
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