交流インピーダンス測定の基礎と実践的な解析手法

交流インピーダンスをツールとして利用しようとすると、「電気工学」「複素関数」「周波数分散」など、電気化学者にとって取っつきにくい概念が数多く生じる。特に、「電気伝導率測定・電気化学反応解析・界面挙動」は、「電解質・電極・二重層」を理解する上で欠かせない。これらの測定は電池・キャパシタ・電解質材料の性質を知る上でも重要な測定技術となる。講師はこれまで研究における学生の指導を通じて、インピーダンスに関する理解において、どこが引っかかるのかを感じてきた。

　このセミナーでは

• インピーダンスの定義と物理的な意味
• インピーダンスに関する計算方法 (複素数がなぜ必要か?) と解析法
• インピーダンスのデータで解ること・解らないことの区別
  を中心に、さまざまな躓きやすい点を解消していきながら、実践的なインピーダンス測定の活用について解説する。

1. 概要
   1. インピーダンスと抵抗の違い
   2. 周波数と時定数
   3. 周波数分散 (周波数を変えると何がわかるか?)
2. 複素インピーダンス
   1. インピーダンスになぜ複素数が関係するのか
   2. ボード線図と時定数
   3. ナイキストプロットと位相 (電流・電圧のずれ)
   4. 等価回路は何のために必要か?
   5. 交流法におけるオームの法則
3. 電気化学インピーダンス
   1. 「電位」と「印加電圧」は何が違うのか?
   2. 電気化学インピーダンスにおけるナイキストプロット
   3. 電気化学反応と時定数
4. 実例をもとにした解説
   1. 電解質材料の電気伝導率測定
   2. 輸率測定 (AC-DC法の意味)
   3. リチウムイオン電池等の材料におけるインピーダンス
   4. キャパシタ材料におけるインピーダンス
   5. 腐食・分極測定におけるインピーダンス