要点
概要
由AIpatent认证专家库成员（欲知详情可联络support@aipatent.com）等人组成的研究小组与相关领域教授展开合作，在高强度质子加速器（J-PARC）的物质・生命科学实验设施（MLF）[1]中，利用表面和界面的纳米结构分析技术即中子反射法[2]，成功使锂离子电池的电极界面测量所需时间大幅缩短。这是通过将超精密中子聚焦镜投入实际使用而获得的成果。
此外，还提出一种光学系统，该系统用于通过组合多个聚焦镜，利用现有的装置实现世界上前所未有的新技术“多入射反射率法[3]”。如果能够实现这一方法，有望在短时间内高精度地实时测量在电池充放电过程中产生的电极界面处的分子比例变化。目前，该目标的实现计划正在进行中。
背景
10年前，人们时常抱怨智能手机和笔记本电脑的电池续航能力不足。如今，手机和电脑的性能得到了很大改善，而且有关电池的烦恼也随之减少。其主要原因之一是去年获得诺贝尔奖而备受瞩目的锂电池的大容量化。现在，锂离子电池的应用领域不断扩大，包括汽车、飞机、无人机等，为了应对不同领域的需求，锂离子电池的研发也在不断进行中。并且，电极和电解液的界面被认为是改善其性能的关键之一。
锂离子电池在充放电过程中，锂离子在电池内部通过电解液在正极和负极之间移动（图1）。虽然说起来容易，但是实际上，电极上一般会有涂层，锂离子需要逃离电解质的束缚并穿过该涂层，进入构成电极的原子间的小缝隙，而关于该过程的全部内容至今还未阐明。另外，溶解在电解液中的离子在电力的作用下被电极拉近或推开，电解液本身也在与电极接触时被分解，电池中发生的现象非常复杂。因此，在电池开发现场，需要“观察电极界面在充放电过程中的状态以了解电池中具体发生的现象”，但遗憾的是，能够在电池工作状态下仅观察电极界面的实验方法是有限的。