リチウムイオン二次電池の反応/電極・セルの特性評価

ここでは、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、電池の健全度診断、最近の電池開発の動向について、具体的例題を紹介しながら解説します。 　特に充放電曲線から得られる情報、インピーダンス計測を用いた評価・解析法について基礎からじっくりと解説します。 　また、すでにこの産業分野に従事している技術者・研究者や企画関係者のために、最新の測定法や材料開発の動向も紹介し、周辺の研究課題も明らかにします。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。

• はじめに
  • 市場動向など

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. 充放電特性
   1. 充放電曲線
      • エネルギー密度
      • レート特性
   2. 差分曲線
3. 直流各種評価法
   1. サイクリックボルタンメトリー
   2. パルス法
4. 交流インピーダンス評価法
   1. 測定法
      1. FRIと高速フーリエ変換法 (FFT) の特徴
      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
5. 現在の汎用電池の特徴
   1. 構成材料
   2. 充放電特性
   3. 電池構成部材とその開発状況
      1. 正極
         • 正極活物質の開発動向
         • 正極特性改善のための化学修飾
      2. 負極
         • 炭素系負電極の改善
           (表面被覆膜 (SEI) 形成、バインダーなど)
         • 非炭素系の開発動向とその改善
           (サイクル特性向上 (複合化、化学修飾など) )
      3. 電解質
         • 電解液に求められる特性
      4. セパレータ
6. 電池の性能劣化とそのメカニズム
   1. 特性の経時変化 (1/2乗則) と容量減少
   2. 劣化の諸因子
   3. 組成分析と構造解析
7. 劣化度と寿命予測の評価法
   1. OCV曲線とdV/dQ曲線
   2. インピーダンス特性と評価用等価回路
   3. カーブフィッティング
   4. Newmanモデル
   5. カルマンフィルター
   6. 機械学習法
8. 電池の性能確保に向けて
   1. 界面制御
   2. 化学修飾
   3. 安全性対策
9. 電極材料開発のトピックス
   1. 水系電池材料
   2. 高容量材料
   3. 固体化
• おわりに
• 質疑応答