東北大学原子分子材料科学高等研究機構の末永智一教授、高橋康史助教、熊谷明哉助教らの開発チームは、電池材料表面の充放電特性をナノスケールで画像化する「ナノ電気化学セル顕微鏡（NanoSECCM）」の開発に成功した。
今回NanoSECCMを活用して、市販のリチウムイオン2次電池の正極材料を測定、ナノスケールの空間分解能で、10ミリ秒間隔で連続的に画像化した。電極表面の充放電特性をナノスケールで画像化したのは世界でも初めて。今後、高機能なリチウムイオン2次電池の開発指針を示すことが見込まれる。
リチウムイオン2次電池の正極は、混合材料で構成するため、電極内部特性や、電極表面の構造が不均一で、これが電池性能にも影響する。
不均一性をナノスケールで画像化、形成原因を解明できれば、高速で充放電が可能な長寿命電池の開発につながる可能性がある。
従来の電気化学測定法では、試料全体を電解液に浸ける必要があり、高い空間・時間分解能で局所的な充放電特性を評価することは困難だった。
新たに開発したナノ電気化学セル顕微鏡（NanoSECCM）では、先端の太さが数10ナノメートルのピペットに電解液を充填し、先端を電池材料表面に一定のところまで近づけると、それらの間のわずかなすき間が電解液によってつながり、局所的に電気化学反応が起きる場を形成する。この技術によって、リチウムの挿入脱離に伴う電流など、局所的な電気化学計測が可能となった。
今回の成果は、11月17日（現地時間）に英国科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」オンライン版に掲載された。
