関口理希.
ぼくはメンディ
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山形大学理工学研究科 修士論文,2018.
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| 直流 | 交流 | |||
|---|---|---|---|---|
| 主な対象 | 界面 | バルク | ||
| 主な評価項目 | 直流抵抗（ ＤＣＲ） | イオン導電率 | ||
| 主な評価方法 | 短絡試験、定負荷試験、定電流試験 | 交流インピーダンス法 、 過渡応答試験 |
交流インピーダンス法 で測定した、 コールコールプロット の切片は、バルク抵抗（溶液抵抗など）です。 複雑な 電池の内部抵抗 は、 バルク抵抗より界面抵抗に支配されます。 周波数が高いと、界面抵抗と 並列の容量が比較的小さくても（皮膜、 空間電荷層） リアクタンスが小さくなってしまうため、 内部抵抗の推定は、直流抵抗の評価が大切です。
電流規制する装置をガルバノスタット、電位規制する装置をポテンショスタットと言います。 たいていは両方の機能が備わっているのでポテンショスタット／ガルバノスタットのように言います。
ポテンショスタットでは、ファンクションジェネレータで三角波を発生させ、電流応答をＸＹレコーダで記録することで、 サイクリックボルタンメトリーを行えます。
ポテンショスタット・ガルバノスタットの動作原理と使用にあたり知っておきたいこと| 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
の
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 |
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 1 ) 、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) 2 ) |
|
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 3 ) 、 🚂 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 * * |
その材料がどれだけ電気を流しやすいのか？ 導電率や誘電率を測定する手法です。 一般には交流で測定します。
電位が時間とともにどのように変化するのかを見る手法です。 充放電曲線もクロノポテンショメトリーと言えます。 その場合は、時間ではなく電池容量を横軸にとる場合もあります。
クロノポテンショメトリーで得られたグラフを、クロノポテンショグラムと言います。
時間とともに電流がどう変化してゆくのか見る手法です。 一般には定電圧を加えて、電流の減少をみます。 コンデンサの電流絞り込みの様子などです。
クロノアンペロメトリーで得られたグラフを、 クロノアンペログラムと言います。
分解電圧を調べるときは、電圧を掃引して、電流を測定します。 これを ＬＳＶ （リニアスイープボルタンメトリー）ということもあります。 電流電圧曲線から、溶液抵抗の傾きを外挿して、分解電圧を求めます。 理論分解電圧から分解電圧を引いて、 過電圧を求めます。 過電圧を電流密度の対数の関係をターフェルプロットと言います。
電池では、電流を掃引して、電圧を測定します。 求めた電流電圧曲線は、電池の放電の 内部抵抗 を求めるのに使われます。
電位を一定の速度で掃引して、電流－電位曲線を測定します。 分解電圧や電位窓を調べたりします。
| 電流の流れ方 | 特徴 | ||
|---|---|---|---|
| 漏れ電流 | トンネル電流で、電流が漏れる | 圧力に敏感（炭素粉末など） | |
| 絶縁破壊 | ある電圧を超えると一気に電子が雪崩れ込む。 （活性化過電圧の存在） |
サイクリックボルタンメトリーで得られたグラフを、 サイクリックボルタモグラムと言います。
電位を一定の速度で掃引して、電流－電位曲線を測定し、 ある電位で反転して繰り返し、電位掃引する方法です。 反応の可逆性について調べたりします。 分析化学などでも使います。
図1に金電極に活物質を打ち込みＰＶＤＦでなんていおうとこうした電極のサイクリックボルタモグラムを示す。 横軸は電位、縦軸は電流である。 反応は＿＿＿＿の通りであった。電流は＿＿＿電圧は＿＿＿であった。
関口理希.
ぼくはメンディ
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山形大学理工学研究科 修士論文,2018.
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©2024 Kazuhiro Tachibana
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