金属材料～負極活物質と集電体の働き～. 山形大学, エネルギー化学特論 講義ノート, 2013. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4116 , （参照 ）.
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◇ 機能界面設計工学特論 Web Class 📆 3-3308
| 金属 | 元素 | 導電率 /108S/m | 抵抗率 /10-8Ω･m | |
|---|---|---|---|---|
| ⚛ 🜛 銀 | Ag [5s1] | 0.63 | 1.59 | |
| ⚛ 🜠 銅 | Cu[4s1] | 0.60 | 1.68 | |
| ⚛ 🜚 金 | Au [6s1] | 0.41 | 2.44 | |
| ⚛ 🜀 アルミニウム | Al[3p1] | 0.38 | 2.65 | |
| ⚛ 亜鉛 | Zn [4s2] | 0.17 | 6.02 | |
| 真鍮 （黄銅） | Cu,Zn | 0.14 | 7.00 | |
| 炭素粉末 （ＡＢ） | C | 0.00 | 210000 |
電線ばかりでなく、 電池の集電体 （電池材料）にも使われます。 リチウムイオン電池の 集電体には、銅とアルミニウムが使われます。
炭素材料は、金属ではないが、 黒鉛は電気をよく通します。
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) 2 ) 3 )| 固体 | 液体 | 気体（真空） | |
|---|---|---|---|
| 固体 |
面接触（例：
ｐｎ接合） 線接触（三相界面 ）（例：正極合材、 局部電池） 点接触（三相界面 ショットキー接触 ）（例：固体電解質、 炭素導電助剤粒子 ） |
固液界面 （例：サスペンジョン） | 表面 粉体 |
| 液体 | 固液界面 （例：電極と電解液） | 液液界面 （例：エマルション） | 気液界面 （ 表面 ） |
| 気体（真空） | 粉体 表面 | 気液界面 （ 表面 ） | （混合） |
物質は、 様々な状態をとります。 界面や表面 は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。
電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。 また電池の活物質は 三相界面 で反応が進行します。
固体は、形状が決まっているので、接触界面に多様性がある。 また、固体の表面は、バルクとちがって、さまざまな 欠陥があります。
接触抵抗 内部抵抗Rb+Ri+Rpは、15kΩ以下と推定された。 等価回路
©2020 K.Tachibana
のぶらは、マンガン酸リチウムの接触抵抗が大きい理由は、界面の電位障壁ではなく、皮膜抵抗であると述べている。 6 ) 。
高速LMOIn this paper, an evaluation method for measuring contact resistance of aluminum current collector surfaces in energy storage systems was established. Contact resistance was calculated by a combination of chronopotentiometry and AC impedance method. Also, we found that contact resistance is dependent on current density.
リチウムイオン二次電池の正極集電体アルミニウムと正極合材の電子伝達は、導電助剤である炭素材料が担います。 固体固体界面のため、 点接触であると考えられます。
正極集電体アルミニウムの 不働態皮膜は、数nm程度と考えられ、 よく使われる炭素材料のアセチレンブラックの粒径がサブミクロンであることを考えると、接触点に電流集中して、接触抵抗になると考えられます。
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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。
金属材料～負極活物質と集電体の働き～. 山形大学, エネルギー化学特論 講義ノート, 2013. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4116 , （参照 ）.
Evaluation of Contact Resistance of Aluminum Current Collector Surfacesfor Energy Storage Systems. , No.5. 2014. https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/82/5/82_13-E00035/_article/-char/ja
表面処理を施したアルミニウム集電体と電極合材との接触抵抗の発現要因. , . 2015.
本講義では、界面・表面現象や光イメージングといった物理化学的な現象の工学分野における役割を学ぶ。そこでは、化粧品、医薬品および食品を開発する上で重要な、皮膚、毛髪および粘膜上で起こる界面現象から、電池やコンデンサなどのエネルギーデバイスを中心の機能を効率よく発現させるための界面設計、そして、粉体の分散・凝集に関する粉体表面の物性およびその測定法，さらに様々な表面処理方法等について論ずる。また、光学顕微鏡を用いた光イメージングについて、光学素子の役割、イメージの結像、光の回折限界と空間分解能などについて解説する。多重染色によりさまざまな物質を識別できる蛍光顕微鏡において重要となる蛍光色素および蛍光タンパク質などの蛍光プローブとその利用法について解説するとともに、レーザーマニピュレーション法や近年実用化されたナノメートルの空間分解能を持つ超解像蛍光顕微鏡等の応用例を紹介する。
本講義では、物質の有効活用の観点から、物質や生体が有する情報の取得・解析法に関する内容について解説する。そこでは、物質の分離法および機能発現に関するアプローチ他、呼吸，循環に関する生体情報の計測法や生体計測技術により運動中に得られた生体情報を応用生理学的解釈へ導くための解析法についても紹介する。また、工学分野で生産管理や品質管理で使用される分析機器について、ハードウェアおよびソフトウェア，AD変換などの計測技術について解説し、工場などで使われているライフサイクル管理システムにおける分析機器や分析化学の位置づけ，ラインモニタリング技術に対する理解を深める。小型・軽量化が進むセンサーやその周辺の電子回路，AD変換器，マイコン制御についても解説し，IoT(Internet of Things)やIoE(Internet of Everything)を目指した周辺技術など最近のトピックも紹介する。
