摘要：日本东北大学、早稻田大学等的研究小组成功实现锂电池正极材料粒子内部的高清可视化，通过积极利用数据挖掘等先进的信息处理技术，将更加有效地了解电池材料的结构及功能，并推动设计和开发。

日本东北大学、早稻田大学、产业技术综合研究所以及北陆先端科学技术大学院大学等成功实现了镍锰酸锂粒子（锂电池正极材料之一）内部的多个不均匀结构的可视化。

为了开发出更高性能、更高效的锂电池正极材料，需要一种深入到样品内部高分辨率地探明材料结构与性能关系的方法。

与电子显微镜相比，同步辐射X射线测量可观察到较厚的样品内部。其中，利用X射线相干性的成像技术即X射线重叠关联成像技术是一种可实现非常高的空间分辨率和灵敏度的下一代X射线显微法，目前研究人员以同步辐射设备为中心正在进行利用方法的研究。

此前，研究小组已开发出一种将X射线重叠关联成像方法与X-射线吸收光谱分析法即X射线吸收精细结构（XAFS）相结合的“重叠关联成像-XAFS方法”，并通过数十nm级的空间分辨率，研究了不均匀样品中的微小区域中的化学状态。

在研究中，将“重叠关联成像-XAFS方法”应用于作为锂电池正极活性物质的尖晶石型镍-锰酸锂（LNMO）粒子，并运用数据挖掘的方法，研究不均匀内部结构的可视化。

在大型同步辐射设施SPring-8的理研光束线BL29XU中进行观察。在Ni和Mn两种元素的各K壳层吸收端附近的X射线能量点上，通过二维扫描LNMO粒子的同时测量衍射图案，并执行相位恢复计算，在Ni和Mn的各K壳层吸收端分别成功获得与80nm、60nm空间分辨率重构幅度、相位图像对应的XAFS和相位谱。

通过分析从重构图像获得的XAFS和相位谱，可获得Ni和Mn的元素组成比分布和价数分布粒子的电子密度分布。

这些各化学状态参数的空间分布表明，多个元素的组成和化学状态在LNMO粒子内不均匀地分布。因此，能够在统计学上分成相关分布G1、G2、G3这三组。

G1、G2、G3分别具有预期的规则型、不规则型、杂质相的结构分布，表明具有主要成分G1粒子分布在中心部，其他粒子分布在外围的倾向。

目前，测量粒子在作为电池工作之前处于停止状态，研究小组的目标是获取在正极活性物质实际作为电池工作的“原位（操作数）”的重叠关联成像-XAFS测量以及数据聚类。

东北大学等：成功实现了电池材料粒子内部的高清可视化