ELECTROCHEMICAL CELL 電気化学セル
ELECTROCHEMICAL CELL
電池評価セル SB
全固体断面観察セル
SB2700
全固体電池に拘束圧をかけ、充放電に伴う、形状／化学物性変化を電池断面からin-situで観察できるセルです。
観察用途
- 活物質の色変化を捉えることで、膜厚方向の反応分布を定量的に解析。
- 充放電に伴う電極の膨張収縮について、マイクロメーターや変位計では測定できない微小変化やリアルタイム解析。
- 充放電カーブでは観察されない程度の微小なデンドライト観察。
セル構造
全固体電池をSUS材プレートで挟み込み、押え板の後ろから六角ボルト(M4)を締めることで電極に拘束荷重をかける構造です。トルク1.5N・mで締め付けた場合、
およそ15-20MPaの荷重が付加できます。拘束治具をセルボディに入れると内部の板ばねを通して、外側の端子から簡単に集電が取れます。
拘束荷重が負荷された全固体電池断面は石英ガラスに押し付けられ、充放電をしながら、光学顕微鏡での観察やラマンイメージングなどの測定が可能です。
本商品は、国立研究開発法人産業技術総合研究所の
技術コンサルティングによる成果を活用しています。
測定例１ ～圧粉電極での in-situ 負極観察～
圧粉により作製した電極をイオンミリングにより断面出し加工を行った後、拘束治具にセットし、その断面の負極層の炭素粒子について、充電／放電をしながらラマンおよび光学観察を行いました。 （論文：Gamo and Sano, ChemRxiv, 10 August 2026. ）
負極のOperandoラマン測定
| ペレット 電池構成 |
Graphite-SE | SE | Li-In |
| 測定条件 | 室温 下限カットオフ電位 -0.615 V 上限カットオフ電位 -0.24 V 0.127 mA cm-2 |
Li 挿入脱離過程で、Gバンドのシフト、分裂、消失が観察されました。
これらの変化は、グラファイトのステージ構造変化に対応し、液系LIBのグラファイト電極におけるラマンスペクトルの変化と一致しました。
一方、Li 挿入脱離過程で、不可逆なピーク変化が観察されました。
負極の光学観察
色の変化から、個々のグラファイト粒子の Li 挿入脱離過程を観察できました。
Li 挿入脱離過程で、SE側のグラファイトから反応が開始し、集電体側に向かって進行しました。
電極内のイオン輸送特性が律速となり、電極の厚さ方向に沿った反応分布が生じました。
不均一な反応分布がオペランドラマン測定により、観察された見かけ上、
不可逆なステージ構造変化を引き起こしました。
測定例２ ～塗工電極での in-situ 負極のRamanスペクトル～
| 塗工電池構成 | Graphite-SE | SE | NCM-SE-カーボン |
| 測定条件 | 室温 上限カットオフ電位 4.2 V 0.127 mA cm--2 |
塗工方式により全固体電池を作製し、S2300 ハンドパンチで切断した電極を拘束治具にセットし、その断面の負極層の炭素粒子について、充電しながらラマンスペクトルの取得を行いました。
初期状態では波数1580cm-1にピークが見られます。
Gバンドに由来するピークと考えられます。
充電が進行すると、波数 1600cm-1に新たにピークが現れます。
これはGバンドの別のモードの振動に由来し、炭素にリチウムイオンが挿入されていることを示唆します。このピーク形状の変化は液系LIBの炭素負極でも報告されています。
仕様
SB2700 仕様
| 項 目 | 品 名 | コード | 仕 様 | |
|---|---|---|---|---|
|
全固体断面観察セル スターターキット SB2700-S |
14305 | 材質：SUS316/304/440C，PEEK，PPS, PTFE，石英，PTFE ガスケット， パーフロ O-リング，リン青銅 付属：集電ケーブル2本, ソケット |
||
| 交換用 | S2700 ゴム 1回分 | 14306 | 材質：パーフロ O-リング | |
| S2700 観察窓 | 14307 | 材質：石英 | ||
| S2700 押え板 | 14308 | 材質：SUS440C | ||
SB2700 オプション
| 品 名 | コード | 仕 様 |
|---|---|---|
| S2700 温調用セルカバー | 14309 | 材質：PPS |
| S2700 ガイド □10x10mm用 | 14310 | 材質：PPS 厚み：0.5mm |
| S2700 ガイド φ10用 | 14311 | 材質：PPS 厚み：0.5mm |
| S2300 ハンドパンチ | 14259 | ボディ材質：高強度アルミ合金，型抜き寸法：□10mmx10 mm，角R0.2mm |
| 温調用セルカバー | ガイド | ハンドパンチ | 寸法参考図 |
|---|---|---|---|
|
□10x10mm用 
φ10用 |
|
単位：mm |
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温度制御を行いながら充放電測定と観察が行えます。
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| 項 目 | 仕 様 |
|---|---|
| 本体外観板金 / 加熱・冷却プレート | SPC：シャーシ / アルミ5052アルマイト処理 |
| 許容周囲温湿度 | +10℃～+25℃・20%～80%（結露なきこと） |
| 認定可能範囲 | －7℃～+120℃ （動作環境によっては、設定温度まで 上昇および下降しない場合があります。） |
| 温度表示単位/温度調整精度 | 0.1℃ / ±0.2℃ |
| 外部センサー温度誤差 | ±0.2℃～±0.8℃ |
| プレート表面温度分布 | ±0.5℃以内 |
| 温度制御 / 冷熱源 | PID制御 / ペルチェ素子 |
| 本体寸法 /プレート寸法 | W126×D218×H93mm / W85×D85mm |
| 電源 | AC100V 50/60Hz 1.7A |
