電気化学の基礎と交流インピーダンス測定の勘どころ/イオン伝導の基礎と測定・評価

電気化学の基礎と交流インピーダンス測定の勘どころ

(2013年11月25日 13:00〜16:30)

　電気化学測定は化学反応や物質の移動、電気に対する応答を測定する非常に重要な測定です。電気化学には非常に優れた教科書も多く、また、利用する場も非常に多岐にわたっているため、電気化学測定を行っている個々の現場で、用いている測定系の種類は無数にあるといっても過言ではありません。 　本講習では、電気化学測定を電気伝導率、特にイオン伝導率測定法から入って行くことにします。それは、電気伝導率測定が最も多くの種類の物質を対象とする測定実験になるからです。電極の選択、接続、測定電圧・電流レンジの選択、その他、非常に多くのパラメータを決めてやって始めて測定が可能になります。このことは、一般的な電気化学測定にも通じる重要な要素になります。 　特に、インピーダンスは測定に用いる電流を直流から交流に変えると何が物質に生じるのかという観点から、インピーダンスの本質とその解釈とのつながりをとらえていくことが必要です。電気化学測定では、物質がもっている様々な性質が電気に応答している様子を観察することにより、多くの知見を得ることが可能になります。是非、電気化学の面白さを理解していただきたく、皆様のご参加を期待しております。

1. 電気化学と電気伝導率
   1. 電気伝導率とは?
      • a. 導電体とオームの法則
      • b. 電気化学で扱う電気伝導とは
      • c. エネルギーと電気伝導
   2. 電気伝導率測定
      • a. JIS規格からみた電気伝導率測定法
      • b. イオン伝導率
      • c. 固体の電気伝導度
2. 交流インピーダンス測定
   1. 交流インピーダンス
      • a. 電気工学からみた交流測定
      • b. 交流抵抗とインピーダンス
      • c. インピーダンスで分かること ～時間と過渡応答～
3. イオン伝導率測定でわかること、わからないこと
• 質疑応答・名刺交換
  <時間に余裕があれば、下記についても解説いただきます。>
• 輸率測定とインピーダンス
  • 輸率
  • 直流法による輸率測定
  • 交流インピーダンスを用いる輸率測定
  • 輸率測定と移動度

イオン伝導の基礎と測定・評価

(2013年12月4日 12:30～15:30)

　イオン導電体とは固体でありながらイオンが伝導する物質の事である。イオン導電体は次世代型リチウム二次電池、燃料電池、センサー、表示素子等の電気化学デバイスとして幅広い応用が期待されている。
これらの概要についてイオン伝導の基礎を説明するとともに、その薄膜作製法、電気的特性の測定方法と解析法、リチウムイオン導電体を中心にした具体例などについて講演する。

1. 固体内のイオン伝導の基礎 ～イオン導電体とは～
   1. 熱活性型のイオン伝導
   2. 一次元周期ポテンシャル中のイオン伝導
2. イオン導電体薄膜の作製 ～物理蒸着法～
   1. 真空蒸着法
   2. スパッタリング法
   3. PLD法
3. イオン導電体のインピーダンス
   1. 測定試料の構成～バルクと薄膜～
   2. 測定系の構成
   3. インピーダンススペクトルから何がわかるか?
      1. イオン伝導におけるDebyeの緩和式
      2. 等価回路とインピーダンススペクトル
4. イオン導電体のイオン伝導 ～リチウムイオン導電体を中心に～
   1. 結晶・バルクのイオン伝導
      1. 結晶構造とイオン伝導の異方性
      2. 絶縁体分散効果 (Liang効果)
      3. 高圧力下でのイオン伝導
   2. 薄膜のイオン伝導
      1. 薄膜の経時効果
      2. 薄膜の熱処理効果
      3. イオン導電体薄膜のイオン伝導の例
      4. イオン伝導度の膜厚依存性とLiang効果
5. イオン伝導の向上とイオン導電体の実用化に向けて
   1. 高イオン伝導に要求される要素
   2. Liイオンの伝導経路を増すような構造
   3. キャリアの数密度の最適化
   4. イオン導電体材料の選定について
• 質疑応答