インピーダンス測定・解析

本講座ではリチウム電池にかかわるインピーダンス測定・解析を取り上げます。電池は総力戦です。狭い専門知識よりも、広く見渡す力が求められます。SDGs (持続可能な開発目標) では、自分ひとりで理解して納得するより、みんなで協働し、社会をよりよくすることが大切です。本講座ではインピーダンスに軸足をおき、電池や電気の関連知識をおさらいしつつ、目標に向かって最初の一歩を踏み出せるようお手伝いします。

1. 電気化学の基礎の基礎
   1. 身近なインピーダンス測定の応用 – 体脂肪計、塩分計 -
   2. 直流と交流、電気抵抗と静電容量 – 電気回路の描き方 -
   3. 回路計とオシロスコープ – 電圧、電流、波形の読み取り -
   4. 電池の仕組みと電気の流れ – 電池式の書き方と電極の種類と呼び方 -
   5. 電池の起電力と 分解電圧 – 心電図にも使われる 銀塩化銀電極 -
   6. ボルタ電堆からリチウムイオン二次リチウム電池へ – 電池の進化と複雑化 -
   7. リチウムイオン二次リチウム電池 – 材料と構造 -
   8. 電池内部における電場と電流密度、電気力線
2. 電池のインピーダンスと材料物性
   1. 電池の電気抵抗と静電容量の非直線性 – 電圧、電流、電気量 -
   2. 電池の性能とインピーダンス – 電池の起電力と内部抵抗 -
   3. 電池の形状と電池の性能 – 電極面積、電極間距離、セル定数 -
   4. 全電池と半電池 – 参照電極を使った測定 -
   5. バルクと界面 – 等価回路 -
   6. バルクの物性値 – 溶液抵抗と導電率、静電容量と誘電率 -
   7. 界面特性値 – 反応抵抗と反応過電圧、電気二重層容量 -
   8. 固体間接触 – 接触抵抗、固体電解質 -
3. インピーダンス測定から解析まで
   1. 評価セルの設計 – 材料評価、構造評価、システム評価 -
   2. 周波数応答解析と過渡現象 – LCRメーター、FRA、フーリエ変換 -
   3. 電池の直流成分の取り扱いとインピーダンス – セルの接続と測定条件 -
   4. デジタルノイズとインピーダンス – AD・DA変換とサンプリング精度 -
   5. サイクリックボルタンメトリーとインピーダンス – 電位制御 -
   6. 充放電試験とインピーダンス – 電流制御 -
   7. ボードプロットとコールコールプロット
   8. 周波数特性と等価回路 – ガルバニック過程の取り扱い -
4. インピーダンス測定のさらなる応用
   1. 数式よ、さようなら – 数式処理ソフトの活用 -
   2. 合材スラリーの分散度 – 製造工程管理への応用 -
   3. 電池の内部抵抗と接触抵抗の分離 – 劣化管理と寿命把握への応用 -
   4. 組電池の不良セル検出 – バッテリーマネジメントシステムへの応用 -
   5. 電池の遠隔監視 – センサーとIoTの活用 -
   6. みんなでやろう! AI解析 – ビッグデータの収集と機械学習の活用 -
5. 質疑応答