インピーダンス測定・解析

本講座では、主にリチウム電池にかかわるインピーダンス測定・解析法を取り上げます。次世代電池への期待が高まる今だからこそ、道を踏み違えないよう、電池の本質を見直しておきたいです。また電池は総力戦です。狭い専門知識だけでなく、広く見渡す力が求められます。 　本講座では電気化学測定法としてのインピーダンスに軸足をおき、化学や電気について初歩をおさらいしつつ、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. 電池の起電力と化学平衡
      • 心電図にも使われる銀塩化銀電極
   6. 分解電圧、過電圧と反応速度
      • エネルギーの効率と損失
   7. 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
   8. リチウムイオン二次リチウム電池
      • 材料と構造
   9. 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. 実用電池を構成する材料
      • 活物質
      • 導電材
      • 電解液
      • バインダー
      • 集電体
   6. バルクと界面
      • 等価回路と非直線性
   7. バルクの物性値
      • 溶液抵抗と導電率
      • 静電容量と誘電率
   8. 界面特性値
      • 反応抵抗と反応過電圧、電気二重層容量
   9. 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. 周波数応答と過渡応答
      • 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
      • データの解釈と応用
   8. 周波数特性と等価回路
      • ガルバニック過程や拡散過程の取り扱い
4. インピーダンス測定とバッテリマネジメント
   1. 合材スラリーの分散度や乾燥状態の把握
      • 製造工程管理への応用
   2. 内部抵抗とバッテリーの熱管理
      • 組電池としてのバッテリーとエネルギー密度
   3. インピーダンス測定とバッテリーの残量予測
      • 残量予測は組成推定
   4. 電池の容量減少と内部抵抗上昇
      • 劣化診断と寿命評価への応用
   5. バッテリマネジメント
      • パワーエレクトロニクスとインターネット
   6. みんなでやろう! AI解析
      • ビッグデータ活用に向けて
• 質疑応答