アプリケーションノート

要約：近年、ノートパソコンからスマートフォンに至る携帯電子機器への電力需要の高まりが、バッテリー性能の向上を必要としておりますが、電気自動車やハイブリッド車の登場により、新たなバッテリー技術への関心が高まっております。携帯型エネルギー貯蔵装置の普及拡大に伴い、単なる電池容量の向上を超えた要素が重要視されるようになりました。電池技術の進化に伴い、コスト、安全性、環境への影響は重要な考慮事項です。リチウムイオン電池は、市販の充電式電池システムの中で最高のエネルギー密度と出力電圧を提供します。リチウムイオン電池は現在確立された技術ではありますが、現行技術の改良や新たな電池部品の開発に対する関心は依然として高いものです。電池および電池部品の評価には、新素材の開発だけでなく、充放電サイクルに関わるメカニズムの理解を深めるためにも、様々な分析手法が必要となります。部品のバルク分析は重要ですが、表面相互作用や界面を理解することも同様に重要です。セルの電気化学的評価には、導電率測定、部品の電気化学的安定性、セル容量、イオン移動度、放電速度、サイクル特性などが含まれます。各種セル構成部品の材料特性評価には、XRD、SEM、TEM、TGA、DSC、EDSなど多様な分析技術が用いられますが、材料分析において急速に普及が進んでいる手法がラマン分光法です。ラマン分光法には多くの利点がありますが、電池応用において最も重要なのは、分子構造や局所的な化学環境の微妙な変化を捉える能力です。測定結果は通常、電気化学的性能と相関させることが可能です。ここ数年で市販のラマン装置は著しい進歩を遂げております。ハードウェアとソフトウェアの両面における重要な進歩により、現代のラマン装置は格段に使いやすくなり、専門知識が限られたユーザーにとってラマン分光法の日常的な利用を困難にしていた多くの障壁が取り除かれました。

要約：ノートパソコンや携帯電話から電動工具、ハイブリッド車に至るまで、携帯型エネルギー貯蔵装置の利用は急速に拡大しております。用途の数や種類が増えるにつれ、電池機能の拡張に対する需要は絶えず高まっています。
用途ごとに技術への要求事項（電位、容量、放電速度、充電速度、寿命、動作条件など）が異なります。普及が進むにつれ、安全性や環境への影響といった要素への関心も高まります。電池構成要素の分析は、新素材の開発だけでなく、充放電メカニズムの研究、さらには電池製造に使用される材料の品質確認においても重要です。電池の複雑な性質には、電気化学分析と材料特性評価技術の多面的な組み合わせが求められます。ラマン分光法は、様々な電池構成要素の特性評価に活用できる重要な分析技術として台頭しています。リチウムイオン電池の開発と商業化には相当な取り組みがなされてきましたが、現行技術の改良や新たな電池構成要素の開発に対する関心は依然として高い状態です。本アプリケーションノートでは、リチウムイオン電池用負極材料の分析事例に焦点を当てます。正極材料や電解質材料の分析におけるラマン分光法の応用例については、別途アプリケーションノートが用意されております。ここでご紹介する事例は、文献の網羅的なレビューを意図したものではありませんが、電池構成要素、特に負極材料の分析におけるラマン分光法の有用性を示すことを目的としています。

要約：今日の社会は非常に移動性が高く、この移動性に伴い携帯型エネルギー源への需要が増大しています。より優れた電池技術への要求は高まり続けています。用途によっては非常に小型の電池が使用される一方、ハイブリッド車などでははるかに大型の電池が使用されます。個々の要件（電位、容量、放電速度など）は用途によって異なります。電池性能とコストは、あらゆる新電池技術において依然として極めて重要な要素であるが、安全性や環境影響といった要素の重要性も増している。電解質は電池内での電荷輸送を担う。この輸送が阻害されると電池性能に悪影響を及ぼす。電解質は電荷を効率的に輸送できる必要があるが、同時に充放電条件下でも安定していなければならない。電池内部での電解質の副反応は電池性能を低下させるだけでなく、寿命を縮めます。電解質の機能性を向上させるには、電解質そのものの理解やその作用機序だけでなく、他の電池構成要素との相互作用も理解する必要があります。

要約：半導体製造には、多種多様な化学溶液が使用されています。研磨スラリーに加え、フォトレジスト、現像液、エッチング液などもその一つです。各溶液は、半導体ウェハの表面の一部を改質、保護、または除去するように調合されており、溶液の組成が変化すると、意図された用途における有効性が変化します。これらの溶液の多くは危険なため、密閉または隔離された容器を通して測定することが望ましい場合もあります。また、固形分含有量が多い、または反応性が高いなどの理由で、分析技術の適用が困難なものもあります。こうした理由から、FT-NIRはこのような溶液の品質管理に魅力的なツールです。本稿では、ネガ型フォトレジストと現像液中の成分の定量測定法を紹介します。

要約：ラマンによる電池材料の分析は、古くからおこなわれてきました。1960年代には多くの研究者が、鉱物や無機物の基礎的な分析にラマンを使用していました。ラマンは、鉱物や無機物の特長である回転モードの低波数領域（赤外スペクトルの遠赤外領域）が標準的に分析可能で都合の良い分析装置と言えます。昨今の技術の進歩はラマンの分析を容易にするだけでなく分析の応用範囲を広げ、新しいアプリケーションへの関心を高めました。
その一つがリチウムイオン電池の分析です。多くの研究者が関与し、リチウムイオン電池を代表とする次世代電池に関連する多くの研究が発表されています。本アプリケーションノートでは、電池材料におけるラマンのIn situ分析の応用について述べます。

要約：ラマン分光法は、バッテリー部品内の複雑な化学的および物理的変化を詳しく調べることで、研究者や業界がリサイクル プロセスを監視および最適化できるようにします。
オンライン分析により数秒で迅速に結果が得られるため、ラマン分光法は収量を最適化し、リチウム、マンガン、コバルトなどの重要なバッテリー要素の湿式冶金変換をリアルタイムで制御できます。