北海道大学の鈴木明大准教授、西野吉則教授らは立命館大学、高輝度光科学研究センターなどと共同で、電子顕微鏡観察では徐々に変質してしまう全固体電池材料を無損傷かつナノスケール（ナノは１０億分の１）で瞬間撮影することに成功した。さらに、乳がんのＸ線画像診断法のマンモグラフィーを発展させた画像解析手法を開発し、固体電解質粒子中のナノ結晶構造を解明した。電気自動車などへの利用が期待される全固体電池の性能向上に重要なリチウムイオン伝導度の向上などにつながる。

硫化物系固体電解質は空気中の水で溶ける潮解性があり、さらに電子線やＸ線照射により結晶粒が変質して構造が変わるため、これまで正確なナノ構造解析は困難だった。

そこで、まず試料粒子を有機溶媒ごと液体試料セルに閉じ込め、潮解を防いだ。その上で、発光時間がフェムト秒（フェムトは１０００兆分の１）ときわめて短いＸ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）を使い、試料が変質する間もなく構造を撮影。Ｘ線レーザー回折パターンから試料像を再構成した。

さらに、マンモグラフィーでかすかな病変検出が期待される新規デジタル画像処理を発展させた手法で、試料粒子中の結晶粒の分布を明らかにした。

これにより、電池性能に関わる「海島構造」と呼ばれる、アモルファス相に結晶相が島のように浮かぶ構造を捉えられた。また、今回観察した粒子ではアモルファスと結晶の体積比が２・５対１と分かった。こうした結晶粒の割合や分布はイオン伝導度に関係するため、高性能な電解質開発に欠かせない。