リチウムイオン二次電池の電気化学測定と材料設計の考え方

本講義では電気化学の基礎知識とリチウムイオン二次電池の構造、リチウムイオン二次電池電極作成のスラリーの調製・分散・乾燥と電池性能の関係などについて平素に解説します。

ストーリーはテキストに沿って進めますが、対面セミナーであることを活かし、ニーズにあわせて柔軟に優先箇所を設定します。早い段階で、講師にニーズを伝えていただくことで、より効果的なセミナーとすることが期待できます。

～材料と構造と電池性能の関係性とは！？～

1 電池の動作原理と電気化学の基礎
- 1-1 電池の歴史と電池材料
- 1-2 リチウムイオン二次電池の構造
- 1-3 電気化学の三要素－アノード、カソード、電解質－
- 1-4 電気の流れ方－金属、半導体、液体電解質、固体電解質－
- 1-5 電池の起電力－電極界面と電極電位－
- 1-6 電極反応と過電圧－電気分解反応と理論分解電圧－
- 1-7 電池の放電容量と不可逆容量－電池容量とエネルギー密度－
- 1-8 電池の内部抵抗と電圧降下－レート特性と脱炭素社会－
- 1-9 電池の充電と放電－サイクル特性と安全性・信頼性－
- 1-10 電池の耐過充電性－副反応と充電効率－
2 電気化学測定と電極構造
- 2-1 ビーカーセルによる部材特性の理解とコイン電池によるデバイス評価
- 2-2 充放電曲線から読む放電容量と接触抵抗
- 2-3 サイクリックボルタモグラムから読む放電容量と接触抵抗
- 2-4 交流インピーダンス法による電解質の導電率
- 2-5 粉体混合による活物質表面の変化と電池性能への影響
- 2-6 電極スラリーの経時によるゲル化とインピーダンス測定によるポットライフ管理
- 2-7 過充電による電解液分解と電極材料の膨張収縮・集電体からの剥離
- 2-8 塗布ムラによる電極の凹凸からくる選択的電流集中と電解液の電気分解
- 2-9 活物質の表面誘電率が炭素アンダーコートによる接触抵抗低減効果に及ぼす影響
- 2-10 集電体表面処理と電極スラリー密着性
3 材料から見た電池の構造設計と工程設計
- 3-1 材料が同じでも電池性能は変わる？
- 3-2 電極内に存在する材料同士の界面
- 3-3 充電式電池に求められる材料と形状の可逆性
- 3-4 スラリー塗工工程と乾燥工程による電極と導電ネットワークの形成
- 3-5 過充電時におけるバインダー樹脂の挙動と炭素粒子界面破壊
- 3-6 分散剤や界面活性剤の残存や異物と電池性能
- 3-7 導電助剤と集電体との接触抵抗
- 3-8 電解質とマイクロショートやデンドライド形成の関係
- 3-9 活物質表面の空間電荷層やＳＥＩが電池性能にに与える影響
- 3-10 タブリードやパッケージが電池性能にに与える影響
4 リチウムイオン二次電池のパワーマネジメント
- 4-1 組電池としてのバッテリー－モノポーラ電極とバイポーラ電極－
- 4-2 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－
- 4-3 バッテリーの熱管理と内部抵抗－組電池としてのエネルギー密度－
- 4-4 電池の容量減少と内部抵抗上昇－劣化診断と寿命評価－
- 4-5 脱炭素社会に向けた再生可能エネルギー利用とV2H/V2Gにおける蓄電システム

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リチウムイオン二次電池の正極（放電時カソード）の構造