リチウムイオン電池における反応の基礎と電極・セルの特性評価法

リチウム二次電池は、モバイル機器用途から、定置型蓄電、車などの大型用途まで、その市場はさらに広がりを見せています。そのために、リチウム二次電池の状態把握、安全性の確保がとても重要な開発課題になっています。 　そこでこの度、新規参入企業や新たに研究を始められた初学者にも分かりやすいように、リチウムイオン二次電池の基礎、動作状態把握、特性評価法、電池の健全度診断法では特にインピーダンス法を用いた手法について基礎からじっくりと解説します。最新の測定法や材料開発も紹介し、周辺の研究課題を明らかにします。講義終了後には、受講者の講演内容に関するご質問に可能な範囲で回答いたします。

1. 電池反応の基礎
   1. 反応の基礎概念
      1. 酸化還元電位、ネルンストの式、電気二重層、出力電位
      2. ガスー格子モデル
      3. 活物質粒子の電極反応モデル
   2. 活物質粒子の反応スキーム
      1. LTO系
      2. オリビン鉄系
   3. リチウムイオンの拡散過程と拡散係数
2. 直流各種評価法
   1. 充放電曲線 (エネルギー密度、レート特性)
   2. サイクリックボルタンメトリー
   3. パルス法
3. 交流インピーダンス評価法
   1. 測定法
      1. 原理・特徴
      2. 評価モデル等価回路
      3. 活物質球状粒子表面上膜 (SEI) 界面と等価回路
      4. 固体粒子/電解液界面での各種パラメータ
      5. 最近の報告例のいくつか
   2. 求められたインピーダンススペクトル (EIS)
      1. EISの温度、およびSOC依存性
      2. 3D表示化
      3. 劣化診断の可能性
   3. SOCとSOHの評価
4. 最近の材料開発概要
   1. 正極
   2. 負極
   3. 電解質
   4. セパレータ
5. 界面化学の重要性
   1. 界面制御
   2. 化学修飾
   3. 安全性対策
6. おわりに
• 質疑応答・名刺交換