リチウムイオン電池の温度・劣化状態の管理技術

第1部 リチウムイオン電池の発熱・劣化現象の発生メカニズムと電池部材の開発

(2022年2月8日 10:30〜12:00)

　電池は電気容量が大きくなるほど、熱暴走を起こすリスクが高まり、また使用する電流値が大きくなるほど発熱する傾向にある。電池特性と安全性を両立するために、多様な活物質やバインダ、集電体、セパレータ、電解液などの研究開発が進展し、電池性能や安全性の飛躍的な向上が図られつつある。 　本講義では、リチウムイオン電池の熱暴走メカニズムと、正極材料、負極材料、セパレータなどの部材がもたらす安全性への影響について紹介する。

1. リチウムイオン電池の市場動向
2. リチウムイオン電池の基本構成
3. リチウムイオン電池の発熱・劣化現象のメカニズム
4. 電池部材と安全性
   1. 正極材料 ～高容量Ni系正極の開発～
   2. 正極材料 ～水系バインダを用いたLiFePO4正極の開発～
   3. 負極材料 ～Si系負極の導電性がもたらす釘刺し安全性～
   4. セパレータ ～耐熱コートセパレータの開発～
   5. 電解液・電解質 ～固体電解質シートの開発～
5. 次世代蓄電池開発への提言
• 質疑応答

第2部 リチウムイオン電池の残量と劣化状態推定アルゴリズム

(2022年2月8日 13:00〜14:30)

　リチウムイオン蓄電池制御に関する基本事項の理解、制御への応用、将来動向の把握が促せる。

1. イントロダクション
   1. 蓄電池の背景と動向
   2. リチウムイオン蓄電池の動作原理
2. 蓄電池のモデル化
   1. 蓄電池の電気的特性、等価回路表現
   2. 蓄電池の温度特性
3. 残量計
   1. カルマンフィルタを用いた高精度残量推定手法
   2. 劣化補正と温度補正
4. 劣化状態の推定
   1. 蓄電池の劣化現象とモデル化
   2. 劣化の推定方法 (逐次最小法)
   3. 最近の動向 (機器組込み型、AI活用、など)
• 質疑応答

第3部 リチウムイオンバッテリーシステムの温度管理・各種方式と必要な熱源・部材と今後の展開

(2022年2月8日 14:45〜16:15)

　COP26で行動計画が採択されたことにより、電気自動車などのゼロエミッション車への移行がさらに加速しようとしています。電気自動車など電池を多く搭載した車両では、電池のさらなる開発とともに、電池の温度管理が最重要項目になっています。なぜなら電池の寿命や出力に温度管理が深く関わっているからです。 　本セミナーでは、種々の温度管理方式を紹介するだけではなく、得失についても解説します。また温度管理に必要な冷熱源についても説明します。さらに理想的な温度管理方式とはどのようなものなのか紹介します。

1. 温度管理の必要性
   1. 高温環境による電池劣化
2. 温度管理例
   1. 冷却デバイスない理由は?
   2. ハイブリッド車の冷却システム
   3. テスラ車などの冷却システム
   4. トヨタのプラグインハイブリッド車と電気自動車の冷却システム
3. 温度管理例 (EV初期の頃のアイディア)
   1. バッテリクーラ
   2. ヒートパイプ
4. 種々の方式
   1. 3種類の冷却媒体/冷却熱源による分類と特徴
5. 理想的な温度管理
   1. 3つの条件。ただし満足できるものはない
6. 今後の電池への対応
   1. 全固体電池,リチウム空気電池ではどうするか?
7. 温度管理の冷熱源
   1. 空調システム (エアコン) が重要
   2. 暖房が難しい
8. リチウム空気電池と電池交換方式
   1. 電池交換方式にマッチする冷却方式とは?
• 質疑応答