電池の充放電曲線

197 電気量と電圧と静電容量と電気エネルギー の関係

下記の制御スライダーをドラッグしてコンデンサと電池の特性の違いをみてみましょう。

制御と結果
DOD/SOC : 0
内部抵抗 : 0
電圧 V / V 0
静電容量 C/F 0

電池の内部抵抗が大きくなると、カットオフ電圧に到達する時間が短くなり、電池の容量が小さくなります。 内部抵抗は、溶液抵抗(抵抗過電圧)と接触抵抗からなります。 接触抵抗は、オーミックコンタクトでは、固体間接触の集中抵抗からなり、 またショットキーコンタクトでは、反応抵抗( 活性化過電圧)や皮膜抵抗となります。

電池とエネルギー

電池の充放電曲線

  1 197 🖱 電池の充放電曲線
© K.Tachibana * , C1 Lab.

電池の放電曲線

  2 電池の放電曲線
© K.Tachibana * , C1 Lab.

集電体と電解液の組みわせを変えたときのマンガン酸リチウムの充放電曲線

  3 集電体と電解液の組みわせを変えたときのマンガン酸リチウムの充放電曲線
© 1997 E.Katakura , K.Tachibana * , C1 Lab.
1997_H09 機能界面 20260901 20130621 充放電曲線

劣化した電極から、合材をはがして再びセルに組み立てて充放電させることで次のことがわかります。

アルミニウムと過塩素酸リチウムを組み合わせると、過塩素酸リチウム溶液中のわずかな水分によって塩化物イオンが生じ、アルミニウムが腐食、溶解して、アルミニウムイオンとなり、 マンガン酸リチウム(正極活物質)と反応して、充放電できなくなります。

ステンレスと六フッ化リン酸リチウムを組み合わせると、ステンレス表面で電解液の電気分解が起こり、分解析出物が炭素導電助剤表面に蓄積し、 正極が充放電できなくなります。

片倉英至,立花和宏,松木健三, 第38回電池討論会講演要旨集 (1997) 1 ) 2 )

電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線

  4 198 🖱 電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線
© K.Tachibana * , C1 Lab.

電池の内部抵抗 が大きくなると、カットオフ電圧に到達する時間が短くなり、電池の容量が小さくなります。 電池の内部抵抗 は、溶液抵抗( 抵抗過電圧)と接触抵抗からなります。 接触抵抗は、オーミックコンタクトでは、固体間接触の集中抵抗からなり、 またショットキーコンタクトでは、反応抵抗( 活性化過電圧)や皮膜抵抗となります。 SOCの推定に使われます。

👨‍🏫 電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線

酸化体の活量と電位

00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.90.80.70.6 酸化体の 活量 電位 E / V vs. NHE
  5 酸化還元系の電位

酸化体が多いほど、酸化力(電位)が上がります。 電位は、ネルンストの式で説明されます。

電池の 放電曲線S字 を描くのは、そのためです。

*

SOC- OCV曲線

  6 198 🖱 電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線
© K.Tachibana * , C1 Lab.

電池の内部抵抗 が大きくなると、カットオフ電圧に到達する時間が短くなり、電池の容量が小さくなります。 電池の内部抵抗 は、溶液抵抗( 抵抗過電圧)と接触抵抗からなります。 接触抵抗は、オーミックコンタクトでは、固体間接触の集中抵抗からなり、 またショットキーコンタクトでは、反応抵抗( 活性化過電圧)や皮膜抵抗となります。 SOCの推定に使われます。

👨‍🏫 電池の内部抵抗とSOC- OCV曲線

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電流と電圧と電気抵抗の関係
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_02/VoltageCurrent.asp

  1 主な電気化学測定法
名称 概略 制御 測定 装置
クロノポテンショメトリー (CP 電圧電気量曲線 電池充放電曲線 過渡応答 など 電流 電圧 ( 電位 )、時刻 🚂 ガルバノスタット、データロガー
クロノアンペロメトリー クロノアンペログラム 電流絞り込み曲線など 電圧 電流、時刻 🚂 ポテンショスタット 3 ) データロガー
リニアスイープボルタンメトリー (LSV) 分解電圧の測定など 電圧、掃引速度 電流 🚂 ファンクションジェネレータ、 🚂 ポテンショスタット、データロガー
サイクリックボルタンメトリー ( CV) 4 ) 電圧、掃引速度 電流 反応種の特定など
電圧電流曲線 電流 電圧 電池の内部抵抗
コンダクトメトリー 導電率 誘電率 の測定など 電圧 電流 🚂 ファンクションジェネレータ 5 ) 🚂 ポテンショスタット、データロガー
交流インピーダンス法 導電率 の測定など 電圧 周波数 電流 ファンクションジェネレータ、ポテンショスタット、データロガーオシロスコープLCRメータ * *

参考文献


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https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_13/ChargeDischarge.asp
名称: 教育用公開ウェブサービス
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