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論文

Electrochemical reaction mechanisms under various charge-discharge operating conditions for Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ in a lithium-ion battery

小西宏明*; 平野辰巳*; 高松大郊*; 軍司章*; Feng, X.*; 古月翔*; 奥村壮文*; 寺田尚平*; 田村和久

Journal of Solid State Chemistry, 262, p.294 - 300, 2018/06

https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.03.028

被引用回数：9 パーセンタイル：49.17(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ 正極の充電過程において、各SOCでの電極電位は、放電過程より高い。この機構を明らかにするために、様々なSOCにおいて電気化学測定、XRD, XAFS測定を行った。その結果、Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ の格子状数や遷移金属の酸化状態が異なっていることが分かった。また、Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ 中に、LiNi $_{0.33}$ Mn $_{0.33}$ Co $_{0.33}$ O $_{2}$ やLi $_{2}$ MnO $_{3}$ に類似した構造が存在することも明らかになった。

論文

Mechanisms responsible for two possible electrochemical reactions in Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ used for lithium ion batteries

小西宏明*; 平野辰巳*; 高松大郊*; 軍司章*; Feng, X.*; 古月翔*; 奥村壮文*; 寺田尚平*; 田村和久

Journal of Solid State Chemistry, 258, p.225 - 231, 2018/02

https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.10.024

被引用回数：8 パーセンタイル：44.83(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

リチウムイオン電池の正極材料であるLi $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ について、充放電過程における構造変化について調べた。実験結果から、充電過程ではSOCが大きくなるとともに、Li $_{2}$ MnO $_{3}$ ,LiNi $_{0.33}$ Mn $_{0.33}$ Co $_{0.33}$ O $_{2}$ ,Li $_{2}$ MnO $_{3}$ の順に結構構造が変化するのに対して、放電過程では、Li $_{2}$ MnO $_{3}$ ,LiNi $_{0.33}$ Mn $_{0.33}$ Co $_{0.33}$ O $_{2}$ の順に結晶構造が変化することが分かった。

論文

Structural changes in surface and bulk LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$ during electrochemical reaction on epitaxial thin-film electrodes characterized by X-ray scattering

坂本和幸*; 平山雅章*; 小西宏明*; 園山範之*; Dupr, N.*; Guyomard, D.*; 田村和久; 水木純一郎; 菅野了次*

Physical Chemistry Chemical Physics, 12(15), p.3815 - 3823, 2010/04

https://doi.org/10.1039/b920271d

被引用回数：33 パーセンタイル：73.38(Chemistry, Physical)

X線散乱法を用いて、LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$ リチウムイオン電池薄膜電極の電池反応中における表面及びバルクの構造変化を追跡した。その結果、(110)面が露出した電極では、バルク構造の変化が認められたが、(003)面が露出した電極では、電極電位が3-5Vの範囲でリチウムイオンの(デ)インターカレーションが認められたかった。一方で、3Vより負になると、不可逆なインターカレーションが起こることがわかった。

論文

Mechanistic study on lithium intercalation using a restricted reaction field in LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$

坂本和幸*; 小西宏明*; 園山範之*; 山田淳夫*; 田村和久; 水木純一郎; 菅野了次*

Journal of Power Sources, 174(2), p.678 - 682, 2007/12

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.06.240

被引用回数：24 パーセンタイル：59.33(Chemistry, Physical)

パルスレーザー堆積法を用い、エピタキシャル成長させて形成したリチウムイオン電池正極(LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$ )の充放電過程をX線散乱法により追跡した。その結果、LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$ (003)面では、2次元構造を取っている金属層を通してリチウムイオンが三次元的に拡散していることがわかった。

論文

TSC modelling of current ramp scenarios with ITB-Generated bootstrap currents in JT-60U reversed shear discharges

中村幸治; 筒井広明*; 武井奈帆子*; 坂本宜照; 藤田隆明; 杉原正芳; 小関隆久; 飛田健次; 小西哲之; 飯尾俊二*; et al.

Europhysics Conference Abstracts, 27A, 4 Pages, 2003/00

先進運転シナリオの有力なトカマク配位である負磁気シア・プラズマの放電立上げと長時間維持のための制御モデルを構築する観点から、TSCコードに内部輸送障壁(ITB)で発生する自発電流モデルを組み込み、そのシミュレーション機能を拡張した。ITBの強さと幅はプラズマ圧力分布の関数形をあらかじめ指定し、ITB脚の位置を、常にモニターした磁気シア反転の規格化半径( $_{qmin}$ )に応じて連動させた。まず、高い割合の自発電流で駆動されたJT-60U負磁気シア・プラズマについて、その典型的な電流立上げ実験の様子をほぼ完全な実配位のシミュレーションによって再現し、ITBと自発電流の数値モデルの妥当性を検証した。高ベータ化を図るうえで、ITB規格化半径を可能な限り拡大( $_{qmin}$ 0.5)させることが求められるが、負磁気シア・プラズマでは、誘導電流がプラズマ中心部へ浸透したり非誘導的な自発電流や外部駆動電流の分布に応じて電流分布が大きく変化する。このため、ITBの領域拡大に関する外部制御の方法を調べた。また、将来の核融合炉では超電導コイルの交流損失を低減する技術的な制約があるため、現在JT-60Uで行われている0.6MA/s程度の電流立上げ速度をできる限り遅くしつつ(0.2MA/s),低領域に導くMHD的にも安定なプラズマ立上げシナリオを探った。さらに、シミュレーションによる電流や電場の詳細分布を示し、ITBの構造や磁気シア反転位置などの条件によってはプラズマ電流立上げの際、電流ホールが形成されることを示した。

口頭

ミュオンビームの固体水素内における挙動の数値シミュレーション

小西蓮*; 奥津賢一*; 木野康志*; 佐々木喬祐*; 中島良太*; 山下琢磨*; 宮下湖南*; 安田和弘*; 岡田信二*; 佐藤元泰*; et al.

no journal, ,

負ミュオンが重水素分子イオン(D $_{2}^{+}$ )様のミュオン分子ddを作ると、核間距離が小さくなり、核間の波動関数がクーロン障壁をトンネル効果ですり抜けて、強い相互作用が働く距離で有意な値を持ち、重なり、その結果としてミュオン分子内で核融合が起こる。核融合後に放出されるミュオンは、高品質なミュオンビーム源として期待されているが、その挙動が不明であった。そこで、本研究ではPHITSコードを用いて、超低速ミュオンの固体水素薄膜中における振る舞いを調べた。厚さ0.11mで変化させた固体水素に110keVの単色ペンシルミュオンビームを打ち込んだところ、10keVの場合、1mではほとんどのミュオンが停止し、厚さ0.5mで70%、厚さ0.4mより薄いところでは99%のミュオンが固体水素薄膜を通過するなどがわかった。

口頭

ミュオン触媒核融合からの低速ミュオン検出実験のための数値シミュレーション

小西蓮*; 奥津賢一*; 木野康志*; 佐々木喬祐*; 中島良太*; 宮下湖南*; 安田和弘*; 山下琢磨*; 岡田信二*; 佐藤元泰*; et al.

no journal, ,

重水素薄膜標的にミュオンを入射すると、ミュオン分子を形成する。分子内核融合後に放出されたミュオン(再生ミュオン)は、低速ミュオンビーム開発にとって重要である。本研究では、同軸輸送管を利用して再生ミュオンを輸送する実験に対応して、散乱ミュオン,減速後ミュオンのエネルギー分布、及び崩壊電子による制動放射線や中性子によるバックグラウンド放射線を数値シミュレーションによって解析した。

口頭

ミュオン触媒核融合実験における散乱ミュオン及び制動放射線のエネルギー・角度分布の数値シミュレーション

小西蓮*; 奥津賢一*; 木野康志*; 佐々木喬祐*; 中島良太*; 宮下湖南*; 安田和弘*; 山下琢磨*; 岡田信二*; 佐藤元泰*; et al.

no journal, ,

電子と同じ電荷、電子の207倍の質量を持つミュオンを固体水素薄膜に照射し、ミュオン触媒核融合によって薄膜表面から放出される再生ミュオンを観測することを試みている。再生ミュオンを検出する際の主なバックグラウンド要因は、加速器からのミュオンが標的などで再生ミュオンと同程度までに減速された散乱したミュオンと、装置構成材において発生する制動放射線であり、これらのエネルギーと角度分布をPHITSで計算した。その結果、固体水素内での散乱は少なく、固体水素標的上流にあるAl箔での減速が支配的であることがわかった。X線検出位置での制動放射線のエネルギー分布についても報告する。

口頭

低速ミュオン取り出しのためのミュオンの静電輸送シミュレーション

池本恵*; 染川純*; 根木新太*; 小西蓮*; 中島良太*; 奥津賢一*; 木野康志*; 山下琢磨*; 岡田信二*; 佐藤元泰*; et al.

no journal, ,

加速器で生成した $mu^{-}$ をSi薄膜で減速し、静電場で減速・収束してミュオンビームを高品質化する研究を進めている。本研究では、数MeVの $mu^{-}$ を厚さ0.5~mmのSi板に入射し、数keV程度に減速された $mu^{-}$ を静電的に引き出す実験の数値シミュレーションを荷電粒子軌道ソフトウェア(SIMION)で行った。ミュオンの発射位置が少しずれるだけで、輸送管の終端までの飛行時間や輸送効率が変化することから、ミュオンの輸送過程が初期条件に鋭敏であることが示唆された。

発表形式

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発行年

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Electrochemical reaction mechanisms under various charge-discharge operating conditions for Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ in a lithium-ion battery

Mechanisms responsible for two possible electrochemical reactions in Li $_{1.2}$ Ni $_{0.13}$ Mn $_{0.54}$ Co $_{0.13}$ O $_{2}$ used for lithium ion batteries

Structural changes in surface and bulk LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$ during electrochemical reaction on epitaxial thin-film electrodes characterized by X-ray scattering

Mechanistic study on lithium intercalation using a restricted reaction field in LiNi $_{0.5}$ Mn $_{0.5}$ O $_{2}$

TSC modelling of current ramp scenarios with ITB-Generated bootstrap currents in JT-60U reversed shear discharges

ミュオンビームの固体水素内における挙動の数値シミュレーション

ミュオン触媒核融合からの低速ミュオン検出実験のための数値シミュレーション

ミュオン触媒核融合実験における散乱ミュオン及び制動放射線のエネルギー・角度分布の数値シミュレーション

低速ミュオン取り出しのためのミュオンの静電輸送シミュレーション