-LIBの分析- 固体NMRによるLi状態解析

概要

スマートフォンやノートパソコン等に幅広く使用されているリチウムイオン電池（LIB）では、正極と負極の間をLiイオンが移動することで充電や放電が行われます（図１）。充放電の繰り返しで電池の劣化が進むと、電極内に留まるLiが生成し、電池容量が低下するため、Liの存在状態を把握することが重要です。
電極中Liの化学的状態について調べる有用な手法として、固体NMR分析があります。ここでは、充放電前後の黒鉛負極材に存在するLiの化学状態について解析した結果を紹介します。

分析例

黒鉛負極材中のLi状態を解析するため、固体NMRで分析した結果を以下に示します。

充電状態では、LiC₆やLiC₁₂に帰属されるピークが45ppmに観測され、Liイオンがグラファイト層に存在していることが分かります。一方、放電状態からはLi塩やLiCx(12<x<27)といった、残存Li由来のピークが観測されました。このように、固体NMRを用いることで、材料劣化に影響する残存Liの状態を把握出来ます。