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🔋C1 Laboratory
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🔋C1 Laboratory
| 項目 | 単位 | |
|---|---|---|
| 公称電圧 | V | 電池の起電力と想定される負荷とで定めた、想定される閉回路電圧。 放電深さや負荷電流で電圧が変わります。 |
| 公称容量 | Ah,C | 二次電池の場合は、カットオフ条件を設定します。 メモリー効果などがあると容量が減っていきます。 |
| 内部抵抗 | Ω | 短絡電流 Ｃレート（放電レート、充電レート） 内部抵抗が小さくても発熱に耐えられなければ危険です。 鉛電池では、CCAで表現することも。 |
| エネルギー | Wh,J | 容量と電圧の積。内部抵抗が大きいと、閉回路電圧が下がります。 |
| 出力（ パワー） | W | 最大出力電流に閉回路電圧をかけた値 |
| 重量エネルギー密度 | Wh/g | |
| 体積エネルギー密度 | Wh/m3 | |
| 体積出力密度 | W/g | |
| 重量出力密度 | W/m3 | |
| 重量容量密度 | Ah/g | 支配活物質の容量を電池の重量で割った値。 活物質の理論容量と言うときは、活物質の容量を式量で割った値。 活物質の容量は、ファラデーの法則より、 活物質の物質量で決まる。 |
| 体積容量密度 | Ah/m3 | |
| ストレージ | year | 保存（カレンダー）寿命 |
| サイクル寿命 | 二次電池の性能指標で、スマホ用のリチウムイオン電池だと５００サイクルがひとつの目安です。 不可逆な副反応や不可逆な形状変化などによります。 |
電子はとびとびのエネルギーしか持てません。 それぞれのエネルギーごとに、電子の定在波がある場所は、原子核の近くに限られています。 その場所を 電子軌道といいます。 ひとつの電子軌道には電子はふたつまでしか入れません。
ひとつの原子軌道に入れる電子はふたつまでなので、それ以上の電子があると 軌道の数が足りなくなります。あたらしく軌道を作らなければなりません。 たとえば1s軌道ふたつから、新しく1σと1σ*を作ったり、2p軌道ふたつからから新しく2πと2π*を作ったり、します。有機化合物の多くは2sと2p由来の軌道を作るので、それぞれσ軌道、π軌道と言います。
電子を収納している軌道のうちエネルギーがもっとも高い軌道を ＨＯＭＯ、 電子を収納していない軌道のうちエネルギーがもっとも低い軌道を ＬＵＭＯと言います。
炭素材料は、タイヤ、 電池 （導電助剤、負極活物質）など広く使われています。
炭素材料の電子伝導機構は、六角平面のπ電子共役系で、電子が非局在化です。非局在化といっても、波動関数が非局在化しているだけで、波数０におけるバンドギャップが０のゼロギャップ半導体すなわち半金属です。つまり伝導帯に電子が存在するのは、熱励起によるので、金属と比べると抵抗率は大きいです。結晶性の高い炭素では、平面に水平な方向と垂直な方向で、大きな導電異方性があります。
接合界面では、 ホッピング伝導か ツェナー降伏 * となっている可能性があります。
👨🏫 丸豊鋳材製作所＠岡山県倉敷市
炭素粒子の表面は、炭素ではありません。 むしろほとんど水素と言った方がいいでしょう 1 ) 。
グラファイトを構成するグラフェン面（ 六角網面）は、無限に大きい平面というわけではありません。 端面（エッジ面）は、水素、水酸基、酸素などで終端されていると考えられます 2 ) 。
グラファイト でもＣＮＴでも六角網面では、 半金属ないし 半導体の伝導性がありますが、 炭素粒子の 接合界面では、 ホッピング伝導か ツェナー降伏 * となっている可能性があります。
導電助剤と集電体との接触 界面は、電池の内部抵抗を左右します。 界面は点接触であり、そこを通じて合材への電子パスが形成されます。
アルミニウム不働態皮膜は イオン結合であり、炭素の表面官能基は共有結合であり、いずれも非局在化した電子は存在せず、その結合は、トンネル電流によると考えられます。 実際、アルミニウムと炭素材料の接触抵抗は、非直線抵抗であり、圧力に敏感であることからも想像できます。
不働態皮膜の皮膜の厚みは、せいぜい数nm。その表面に形成される 空間電荷層は、サブnmと推定されます。 つまり、原子数個分の厚み。炭素の表面官能基の方も、たかだか原子数個分の厚み。そのサブナノの世界で、 電池の性能が左右されます。
正極では、 正極合剤は、 正極活物質、 導電助剤、 バインダー（ ＰＶｄＦ、ＮＭＰ）を混錬したスラリーからなり、 正極集電体に塗布・ 乾燥されている。 電池 の放電時は、 正極活物質にチウムイオンと電子が吸収され（電荷移動過程）、それぞれ導電助剤と電解液を通る。
電池材料
