リチウムイオン二次電池特性の測定・評価・推定法

リチウムイオン二次電池 (LiSB) は電気自動車 (EV) やハイブリッド自動車 (HEV) 、航空機の電源としての採用が広がり、大容量・高出力な電池が実機に搭載されつつある。このため、電池の残容量や健康状態を管理するバッテリーマネージメントシステム (BMS) の重要性がますます高まっている。しかしながら、BMSを設計する技術者は電気化学デバイスとしてのリチウムイオン二次電池の原理や特性に対する理解が浅く、一方では電池技術者は電気化学には詳しくても、電子機器に対する嫌悪感が強いように思う。以前に専門家を集めればシナジー効果が生まれるという議論があったが、単一分野に特化した専門家を集めてもシナジー効果は生まれない。広い知識を有しながら、その中でも特に得意な分野がある者でなければシナジー効果は生まれない。 　本講座はこの視点から、真に機能的なBMSを構築することを支えるための電池特性の測定・評価・推定法について解説する。

1. BMSって何さ? (FTAの手法で解析を進めましょう)
   1. BMSが管理する項目を洗い出す
   2. BMSの管理項目に必要な情報を絞り込む
   3. 必要な情報を計測する具体的な方法論を絞り込む
   4. 安全性にも注意をしよう。
2. リチウムイオン二次電池の基礎
   1. リチウムイオン二次電池ってどんなもの?
   2. そもそも電池って何さ?電池に過度な期待は禁物です
   3. 電池の歴史 (技術史) からリチウムイオン二次電池の凄さを再認識する
   4. リチウムイオン二次電池の原理と材料物性の基礎知識
      1. 正極
      2. 負極
      3. 電解液の機能
      4. 電池は電気化学反応装置 (電解装置) です!
      5. 基本的な計測法を俯瞰する
3. 基本中の基本、充放電曲線の測定
   1. 充放電曲線って何さ?
   2. 押さえておくべきパラメータは何?
   3. 何がわかるの?
   4. 活物質が変わったらどうなるの?
4. dQ/dVを使う
   1. dQ/dVは充放電曲線から求めます
   2. dQ/dVから引き出せる情報
   3. データの微分処理はノイズを抑えるのがカギ
5. 電流休止法と電流遮断法
   1. 電流休止法による電池過電圧 (内部抵抗) の簡易的な分離法
   2. 電流休止法から電流遮断法へ (理論応答を求めなきゃ電池内部の状態はわからない)
      1. 電池自体をモデル化する
      2. モデルに対する基礎方程式は?
      3. 2段分布定数回路の応答関数を計算する
      4. 実電池の応答の解析に適用する
6. インピーダンス法
   1. インピーダンスって何さ?
   2. どうやって測る?
   3. 何がわかるの?
7. 温度も測らないとね
   1. リチウムイオン二次電池って発熱量が少ないぞ
   2. 熱暴走の危険性
8. 金属リチウムの析出によるマイクロショートを検知できるか?
9. BMSとして必要な情報は現状技術で満足できるか?
• 質疑応答