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、リユースの可能性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技術・研究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、電池の劣化度・寿命診断法について基礎からじっくりと解説します。特に、インピーダンス法やパルス法の詳細な解析を例解します。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。
- 電池反応の基礎
- 反応の基礎概念
- 酸化還元電位、ネルンストの式、電気二重層、出力電位
- ガスー格子モデル
- 活物質粒子の電極反応モデル
- 活物質粒子の反応スキーム
- LTO系
- オリビン鉄系
- リチウムイオンの拡散過程と拡散係数
- 充放電特性
- 充放電曲線 (エネルギー密度、レート特性)
- 差分曲線
- 直流各種評価法
- 充放電曲線 (エネルギー密度、レート特性)
- サイクリックボルタンメトリー
- パルス法
- 交流インピーダンス評価法
- 測定法
- 原理・特徴
- 評価モデル等価回路
- 活物質球状粒子表面上膜 (SEI) 界面と等価回路
- 固体粒子/電解液界面での各種パラメータ
- 最近の報告例のいくつか
- 求められたインピーダンススペクトル (EIS)
- EISの温度、およびSOC依存性
- 3D表示化
- 劣化診断の可能性
- SOCとSOHの評価
- 現在の汎用電池の特徴
- 構成材料
- 充放電特性
- 電池の性能劣化とそのメカニズム
- 特性の経時変化 (1/2乗則) と容量減少
- 劣化の諸因子
- 組成分析と構造解析
- 劣化度・寿命予測の評価法
- OCV曲線とdV/dQ曲線
- インピーダンス特性と評価用等価回路
- カーブフィッティング
- Newmanモデル
- カルマンフィルター
- 機械学習法
- パルス特性と評価用等価回路
- 最近の材料開発概要
- 正極
- 負極
- 電解質
- セパレータ
- 界面化学の重要性
- 界面制御
- 化学修飾
- 安全性対策
- おわりに